전단파 속도 계산기

재료의 전단 탄성계수와 밀도로 지진 전단파의 속도를 계산합니다.

전단파 속도
SI 단위계의 재료 물성을 양수로 입력하여 S파 속도를 계산하세요.

전단파 속도란?

전단파 속도는 일반적으로 Vs로 표시하며, 횡방향 탄성 교란이 고체 재료를 통과하는 속도입니다. 전단파에서 입자는 파동의 진행 방향에 수직으로 움직입니다. 유체는 정적 전단 응력을 지탱할 수 없으므로 이 관계는 주로 고체, 토양, 암석에 유용합니다. Vs는 측정 가능한 파동 거동과 기계적 강성을 연결하므로 지진학, 지반공학, 비파괴 검사, 재료과학의 기본 물성입니다. 이 계산기는 Vs = (G를 밀도로 나눈 값)의 제곱근이라는 탄성 관계를 사용합니다. G는 전단 변형에 대한 저항을 나타내는 전단 탄성계수이며, 밀도는 단위 부피당 질량입니다. G를 기가파스칼로 입력하면 공식 적용 전에 파스칼로 변환합니다. 밀도는 세제곱미터당 킬로그램으로 입력하며 속도는 초당 미터로 산출됩니다. 두 값 모두 양수여야 합니다. 재료의 강성이 높을수록 파동 속도가 빨라지고, 강성이 일정할 때 밀도가 높아지면 속도가 느려집니다. 신뢰할 수 있는 입력 데이터가 중요합니다. 전단 탄성계수는 온도, 압력, 공극률, 수분, 변형률 수준, 재료 방향에 따라 달라질 수 있습니다. 매우 작은 변형률에서 측정한 토양 값은 실제 사용 하중에서의 값과 크게 다를 수 있습니다. 또한 체적 밀도는 탄성계수와 동일한 시편 및 상태를 나타내야 합니다. 자료에서 밀도 대신 단위중량을 제공한다면 계산 전에 변환하세요. 이방성 복합재나 균열이 있는 암반에서는 하나의 스칼라 탄성계수만으로 방향에 따른 거동을 설명하지 못할 수 있습니다. 엔지니어는 Vs로 부지를 분류하고, 지반의 동적 응답을 추정하며, 탄성파 탐사 결과를 해석하고, 탄성 물성을 추론합니다. 지구물리학자는 속도층을 비교하여 지하 경계를 파악합니다. 재료 실험실에서는 밀도를 알 때 초음파 측정으로 탄성계수를 역산합니다. 이 계산기는 이러한 작업에 계산 과정이 명확한 초기 계산을 제공하지만, 종합적인 부지 조사, 분산 해석, 구성 모델을 대체하지는 않습니다. 중간 계산에서는 충분한 유효숫자를 유지한 뒤, 최종 속도는 측정 입력의 정밀도에 맞춰 반올림하세요.

전단파 속도 계산 예제

강성과 밀도가 서로 다른 재료에 동일한 SI 공식을 적용한 예입니다.

재료 물성속도대표적인 경우
G = 79.3 GPa, 밀도 = 7,850 kg/m³3,178.35 m/s강철과 유사한 재료
G = 30 GPa, 밀도 = 2,700 kg/m³3,333.33 m/s치밀한 암석 또는 알루미늄과 유사한 값
G = 0.08 GPa, 밀도 = 1,800 kg/m³210.819 m/s연약한 토양

전단파 속도 계산 방법

  1. 재료의 전단 탄성계수를 기가파스칼로 입력하세요.
  2. 재료의 밀도를 세제곱미터당 킬로그램으로 입력하세요.
  3. 속도 계산을 선택하여 탄성파 공식을 적용하세요.
  4. 초당 미터로 표시된 속도를 확인하고 입력 조건이 서로 일치하는지 점검하세요.

자주 묻는 질문

전단파 속도 공식은 무엇인가요?

전단파 속도는 전단 탄성계수를 밀도로 나눈 값의 제곱근입니다. 초당 미터로 결과를 얻으려면 탄성계수와 밀도에 서로 호환되는 SI 단위를 사용해야 합니다.

전단 탄성계수는 왜 GPa로 입력하나요?

기가파스칼은 많은 암석, 금속, 공학 재료의 값을 다루기에 편리합니다. 계산기는 입력값에 자동으로 십억을 곱하여 공식에서 파스칼 단위를 사용합니다.

전단파는 물을 통과할 수 있나요?

이상 유체에는 전단 강성이 없으므로 일반적인 전단파가 전달되지 않습니다. 전단파 계산은 보통 고체 또는 토양처럼 고체 골격을 가진 물질에 적용합니다.

밀도는 Vs에 어떤 영향을 주나요?

전단 탄성계수가 일정하면 밀도가 클수록 입자 운동을 저지하는 관성이 커져 속도가 낮아집니다. 실제 재료에서는 강성과 밀도가 함께 변하는 경우가 많으므로 둘 다 측정해야 합니다.

전단파 속도와 압축파 속도는 같은가요?

아닙니다. 압축파인 P파의 속도는 체적 강성과 전단 강성 모두에 의존하지만, S파 속도는 전단 탄성계수와 밀도에 직접 의존합니다.