구조 해석에서는 고무 재질을 초탄성 (Hyperelastic) 이라고 부르기도 합니다. 이러한 초탄성 재질들은 다양한 산업에서

진동의 절연, 방수 등 밀폐를 위한 목적으로 활용하고 있습니다. 초탄성 재료인 고무는 하중에 의해 물체의 변형이

약 500% 이상 발생되더라도 하중을 제거했을 때 원래의 형태로 복원되는 재료로써 비선형 탄성재료이기 때문에 비선형

탄성재료이기 때문에 비선형해석을 통해 검토를 해야만 한다. 아래 그림과 같이 일반 금속 재질 같은 경우 선형 탄성 구역과

소성 구역이 확실히 구분이 되어 있지만 초탄성 재질 같은 경우 인장 시작하자 마자 선형 부분이 구분이 명확하지 않으며

바로 소성과 같은 비선형 형태로 나타나기 시작합니다.

금속재료의 선형 탄성영역은 후크의 법칙으로 응력과 변형율의 관계를 정의할 수 있지만 고무는 이와 달리 strain energy density로

potential energy function을 정의하여 응력과 변형율의 관계를 정의하게 됩니다. 금속 선형 구간을 탄성 계수 (E) 로 표현할 수

있으며 선형 구간의 기울기입니다. 하지만 초탄성 재질 같은 경우 위치마다 기울기 값이 다르기 때문에 탄성 계수로 표현하기에 매우 어려워집니다.

고무와 같은 재질 속성이 그만큼 중요하고 복잡해지 때문에 기본으로 최소 uniaxial, biaxial, planar 실험을 통해서 데이터가 있어야

해당 고무에 대한 해석 결과의 정확도가 높아집니다. 필요에 따라서 volumetric compression 시험 값이 있을 수 있습니다.

이렇게 해서 탄성 계수로 표현이 안되기 때문에 고무 재질의 비선형 속성을 표현해주는 것이 구조 해석에서는

hyperelastic model에 해당되며 크게 아래와 같이 4가지의 모델을 사용하는 편입니다.