소개글
"복합하중"에 대한 내용입니다.
목차
1. 서론
1.1. 실험 목적
1.2. 이론적 배경
2. 실험 장치 및 방법
2.1. 실험 장치
2.2. 실험 방법
3. 실험 결과
3.1. 집중하중에 의한 처짐
3.2. 모멘트에 의한 처짐
3.3. 복합하중에 의한 처짐
4. 실험값과 이론값 비교
4.1. 집중하중
4.2. 모멘트
4.3. 복합하중
5. 결과 분석 및 고찰
6. 참고 문헌
본문내용
1. 서론
1.1. 실험 목적
보는 단면 치수에 비해 상당히 긴 구조용 부재로, 중심축을 포함하는 평면 내에서 부재를 굽히려는 가로 하중(lateral load)을 받는다. 보에 하중이 작용하면 처짐이 발생하며, 보의 최대 처짐량(maximum deflection)과 처짐각은 건물 설계와 전동축 설계에서 중요한 설계 변수이다. 따라서 이번 실험에서는 양단 단순지지보와 양단 고정지지보에 집중하중 및 굽힘 모멘트를 가하였을 때 발생하는 보의 처짐량을 측정하고, 측정된 실험값과 계산으로 얻어진 이론값의 차이를 비교하며, 중첩의 원리를 이해하고 이를 증명하고자 한다. []
보의 처짐 곡선의 기본 방정식에 따르면, 처짐 곡선은 축방향 좌표 x에 대한 처짐량의 함수로 나타낼 수 있으며, 보의 각 점에서 발생하는 처짐은 그 점에서의 모멘트에 관계되는 함수로 표현된다. 또한 중첩법은 중첩의 원리에 근거하여 선형 응답 구조물의 동시에 작용하는 여러 하중에 대한 효과를 개개의 하중 효과를 중첩하여 구할 수 있게 해준다. [
1.2. 이론적 배경
보의 중심선 AB가 곡선 ACB와 같이 변형되며, 이를 보의 처짐 곡선(deflection curve)이라 한다. 처짐 곡선상 임의의 점 m_1과 m_2에서 접선을 그으면 이 접선들 사이의 각도 dθ가 생기고, 이 접선들의 교점 O를 곡률 중심이라 한다. 보의 임의 지점에서 곡률 κ는 이 지점에서의 단면 변형률의 역수 ρ에 반비례하며, κ = 1/ρ = dθ/ds의 관계가 성립한다. 이때 처짐량 y와 곡률 κ 사이의 관계는 d^2y/dx^2 = -M(x)/(EI)로 나타낼 수 있다. 여기서 M(x)는 x 위치에서의 휨모멘트이고, E와 I는 각각 보의 탄성계수와 단면 2차 모멘트이다.
중첩의 원리에 의하면 구조물의 응답이 선형적이면, 동시에 작용하는 여러 하중의 효과는 개별 하중의 효과를 중첩하여 구할 수 있다. 선형 응답의 필요조건은 재료가 후크의 법칙을 따르고 변형이 기하학적 특성에 미치는 영향이 무시할 만큼 작아야 한다는 것이다. 중첩법은 단순한 하중 조건에 대한 변위와 기울기를 알고 있을 때, 이를 활용하여 복잡한 하중 조건에 대한 변형을 구할 수 있게 한다. []
2. 실험 장치 및 방법
2.1. 실험 장치
본 실험에 사용된 실험 장치의 개략도는 [Figure 2]와 같다. 실험 장치의 주요 물성치와 치수는 [Table 1]과 같다. 보의 단면은 25mm × 3mm이며, 단면 2차 모멘트 I는 56.25mm⁴이다. 실험에 사용된 디스크의 직경은 75mm이다. 이러한 실험 장치의 물성치와 치수를 고려하여 보의 처짐을 계산하고 실험 결과와 비교할 수 있다.
2.2. 실험 방법
양단 단순 지지보와 양단 고정 지지보의 실험 방법은 다음과 같다.
먼저 보는 양단이 고정되도록 조정하고, 게이지의 초기 상태를 조정하여 눈금이 0이 되도록 조절한다. 그 후 보의 오른쪽으로부터 1/3 지점에 추를 달아 집중하중을 가해준다. 그리고 3개의 게이지의 처짐량을 측정하여 기록한다. 추의 무게를 변화시키며 이 과정을 반복한다.
이와 동시에 보의 왼쪽으로부터 1/3 지점에 위치한 디스크에 추를 접선방향으로 달아준다. 모멘트만 가해지도록 반대방향으로 추의 무게와 같은 하중을 준다. 3개의 게이지의 처짐량을 측정하여 기록하고, 추의 무게를 변화시키며 실험을 반복한다.
마지막으로 보의 오른쪽으로부터 1/3 지점에 추를 달아 집중하중을 가해주고, 보의...
참고 자료
최병기, 김태규 공저, 재료강도학, 선학출판사, 193p-201p
한미전선주식회사 전기용 경동연선(HS)
http://hanmicable.com/?page_id=5033
한국남부발전(주)_성산풍력 일평균 풍속데이터
https://www.data.go.kr/data/15076400/fileData.do
풍하중
https://blog.naver.com/alternative_idver/222562261245
https://blog.naver.com/seoljk/222559814282
풍진동
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/wind-induced-vibration
경동연선 (copper H80) 물성치
https://www.makeitfrom.com/material-properties/Hard-Drawn-H80-C10800-Copper#:~:text=H80%20C10800%20copper%20is%20C10800%20copper%20in%20the,copper%20alloys%20%28middle%29%2C%20and%20the%20entire%20database%20%28bottom%29.
순수 구리 S-N curve
https://www.researchgate.net/figure/S-N-curve-of-both-pure-copper-and-alumina-reinforced-copper_fig2_284349448
SI재료역학 9th edition, Barry J. Goodno & James M. Gere, CENGAGE, p776~790
SI재료역학 9th edition, Barry J. Goodno & James M. Gere, CENGAGE, p795~798
심재헌. 특이함수에 의한 보의 처짐 및 부정정 보 문제의 풀이. 대한기계학회지, 1983, 23.6: 448-458.
1
2
3
4
5
6
7