탄성파 속도 (Elastic Wave Velocity) 계산

탄성체를 통과하는 진동파의 속도를 탄성파의 속도라 하며, 압축변형에 관련한 P파와 전단변형에 관련한 S파를 탄성파라고 한다.

1차원 고체 탄성 매질에서 종파의 속도는 아래와 같다. 종파는 액체나 기체보다 고체에서 더 빨리 전달된다.

 

(식 1) v = SQRT(E/ρ) 

 

여기서,

E 는 매질의 탄성 ​​계수, Young’s Modulus (N/m²)

ρ 는 매질의 밀도 (kg/m³)

v 는 종파의 속도 (m/s), 1 N = 1 kg-m/s² 이므로 위의 식으로 유도된 속도의 단위는 m/s 가 된다.

이다.

 

표 1. 여러 매질에서 탄성파 속도

 

예를 들어, Maraging Steel (Grade350) 봉의 탄성파 속도는 위의 식으로 계산하면,

v = SQRT(2.1xE11/8100) = 5091.75 m/s 이다. (E = 210 GPa = 2.1xE11 N/m², ρ = 8100 kg/m³)

 

탄성 ​​계수, Young’s Modulus (GPa) :

매질의 밀도 (kg/m3) :

     

탄성파 속도 (m/s) :

 

위의 탄성 계수의 값은 GPa 단위로 환산한 값을 입력한다. (1 GPa = 1 E9 N/m²)