분포하중이 작용하는 보의 응력해석

소개글

분포하중이 작용하는 보에 대한 응력해석을 실시한 자료입니다. 유한요소 해석 프로그램인 Madas NFX를 이용하였으며 후처리 조건을 다양하게 바꾸어 가며 이론값과 가까운 해석결과를 얻는 방법을 알아보았습니다.

목차

1. 서론

2. Preprocessing
2.1 관련이론
2.2 재료
2.3 모델링
2.4 Mesh 방법
2.5 구속조건 및 하중조건

3. Post Processing
3.1 contour plot
3.2 결과 값 Table
3.3 결과 값 Graph

4. 결론

5. 참고문헌

본문내용

1. 서론
보는 지면에 수직한 기둥에 연결되어 하중을 지탱하는 수평 구조부재로, 일반적으로 단면의 치수에 비해 길이가 긴 부재가 수직하중을 받기 위해 수평으로 지지된 부재를 말한다. 즉, 하중을 지지하면서 평형을 유지하는 구조물을 뜻하는데 주로 축에 직각한 방향의 힘을 받아 휨에 의하여 하중을 지지한다. 이 지지방식에 따라 양단지지의 단순보, 중간에 받침점이 있는 연속보, 양단을 고정한 고정보 등으로 나뉘며 이런 지지방식과 보에 작용하는 하중의 분포에 따라 보 내부의 응력분포가 달라지므로, 적절한 재료와 형상의 보를 사용하기 위해선 응력해석이 필요하다.
따라서 이번 실습에서는 균일한 분포하중을 받는 양단 단순지지보의 응력해석을 실시한다. 내부의 응력분포의 확인, 적절한 요소망 생성, 절점평균 등 다양한 방법을 통해 해석을 하고, 경계조건의 변화를 주어 지지방식에 따라 응력분포가 변하는 모습을 확인한다.

2. Preprocessing
2. 1 관련이론
1) 반력(Reaction Force)
외력을 받아도 구조물이 이동 또는 회전하지 않도록 지점을 두었을 때 외력에 대한 저항력으로서 지점에 생기는 힘을 말한다. 다음 그림과 같이 단순보에 가해지는 하중이 가해진다면 지점 A와 B에 각각 반력 와 가 발생하며, 그 크기는 평형조건을 이용하여 쉽게 구할 수 있으며 실험에 사용할 보에 관한 반력계산은 다음 전단력선도에 관한 식을 풀며 알아보도록 한다.

<그림 1.>

2) 전단력선도(Shearing Force Diagram ; S.F.D) 및 굽힘 모멘트 선도(Bending Moment Diagram ; B.M.D)
작용하는 하중으로 인해 보의 내부에는 전단력과 굽힘 모멘트가 발생된다. 전단력은 부재의 축에 대해 직각 방향으로 힘이 작용할 때 그 면에 따라서 부재를 절단하려고 하는 힘이며, 굽힘 모멘트는 하중에 의해 보를 휘려고 하는 휨 작용에 의한 모멘트를 말한다. 이는 내력으로서 하중과 같은 외력과 구분되는데, 보의 설계를 위해서는 이 내력을 적절하게 결정해야 한다. 또한 전단력과 굽힘 모멘트는 위치에 따라 변화하므로 보의 축을 따라 부재의 임의의 위치를 x로 정의하고 전단력과 굽힘 모멘트를 x의 함수로 나타내는 방법을 통해 구할 수 있다.

참고 자료

Timothy A. Philpot, 전만수 외 7 공역, 고체역학 [제 2판], 도서출판 YHOUNG, 2012. 2. 22
김재근, 김재훈, 최영근, 재료시험법, 원창출판사, 2009. 1. 30
midas NFX 구조해석 용어집 http://nfx.co.kr/techpaper/keyword.asp