이방성 - anisotropy

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물질 고유의 물성계수들이 물질 내 방향에 따라 그 값들이 변하는 경우를 이방성이라고 부른다. 예를 들어 금속 판재로부터 동일한 크기와 형상을 가진 두 개의 가느다란 띠 형상의 부재를 서로 다른 방향으로 잘라내었다고 가정하자. 그러면 이방성 금속이라면 부재를 길이방향으로 동일한 힘으로 잡아당겼을 때 늘어나는 길이는 두 부재에 있어 서로 다르다.

이방성 물질 중에서 목재와 같은 재질은 물성계수의 값이 대칭이 되는 서로 직교하는 세 면이 존재한다. 이와 같은 성질을 가지고 있는 경우를 특별히 직교 이방성 물질(orthotropic material)이라고 부른다. , 세 개의 직교하는 축 방향으로만 물질의 물성계수의 값들이 서로 다른 경우이다.

그리고 수직하는 두 축이 이루는 평면상에서는 물질이 등방성이고 나머지 한 축 방향으로만 물성계수 값이 다른 경우를 특별히 횡등방성(transversely isotropic)이라고 부른다. 횡등방성 물질의 대표적인 예는 한 방향으로 보강재를 삽입한 섬유복합재이다.

참고로 3차원 재질의 기계적 구조강도와 관련된 물성계수를 비교하면, 등방성(isotropy)인 경우에는 총 2개의 독립적인 물성계수를 가진다(탄성계수(Young’s modulus)프와송 비(Poisson’s ratio)). 하지만 직교 이방성 물질은 총 9개의 독립적인 물성계수(3개의 탄성계수, 3개의 프와송 비 그리고 3개의 전단 탄성계수), 그리고 횡등방성 물질은 총 5개의 독립적인 물성계수(2개의 탄성계수, 2개의 프와송 비 및 1개의 전단 탄성계수)를 가진다.

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기술용어통 category-cae 프와송비 탄성계수 등방성 이방성 전단탄성계수