국민대학교 자동차융합실험I - 3. 유한요소법을 이용한 보의 처짐 시뮬레이션

목차

1. 실 험 측 정 값
1) 실험 측정 값 비교 (10점)
2) 위 표를 이용하여 값을 표시하고 1차식 추세선으로 표현 (20점)
3) 측정된 보의 강성() 도출 (20점)
4) 위 값을 이용하여 영계수 (Young’s modulus) 도출 (20점)
5) 문제 1에서 각 요소(beam, shell, solid)별 오차 원인 분석 (10점)

2. 영계수(Young’s modulus)와 단면 2차모멘트(moment of inertia) 대한 조사 (10점)
1) 영계수(Young’s modulus)
2) 단면 2차모멘트(moment of inertia)

3. 재료의 무게를 늘리지 않으면서 강성을 증가시키는 방법에 대한 고찰 (5점)

4. 이번 실험에서 응용한 유한요소법의 실제 적용 사례에 대한 조사 (5점)
1) 철도관제탑(raiload control tower)
2) 파이프 라인
3) 지반공학
4) 사례

본문내용

5) 문제 1에서 각 요소(beam, shell, solid)별 오차 원인 분석 (10점)
요소망(mesh)을 구성하는 각 유한요소(finite element)의 크기를 간단히 요소 크기(element size)라고 부르고 상징적인 기호로 보통 h를 사용한다. 요소의 크기는 그 형상에 따라 정의하는 방식에다소의 차이가 있다. 1차원의 경우에는 요소의 형상이 직선이기 때문에 단순히 요소의 길이가 그 요소의 크기가 된다. 2차원의 경우에는 사각형과 삼각형의 두 가지 요소 형상이 있고, 사각형의 경우에는 두 대각선 중에서 긴 대각선의 길이로 그리고 삼각형의경우에는 세 변 중에서 가장 긴 변의 길이를 요소 크기로 정의한다. 3차원의 경우에는 육면체, 오면체 그리고 사면체형상이 있고, 육면체와 오면체의 경우에는 서로 마주보는 꼭지점을 연결하는 대각선들 중에서 가장 긴 대각선의 길이를요소 크기로 정의한다. 그리고 사면체의경우에는 6개의 변 중에서 가장 긴 변의길이를 요소 크기로 정의한다. 한편, 요소 크기는 요소망의 밀도(mesh density)와 요소의 개수에 밀접한 관계가 있다. 왜냐하면정해진 임의 물체 형상을 작은 영역으로 나눈 하나하나가 유한요소이기 때문에 요소 크기가 줄어든다는 것은 요소의 개수가 늘어남을 의미하게 되어 요소망의 밀도가 커지게 되는 것이다. 다시 말해, 요소 크기가 줄어들면 요소의 개수와 요소망의 밀도는 커지게 되고, 요소 크기가 커지게 되면 요소의개수와 요소망의 밀도는 작아지게 된다. 요소 크기(h)는 유한요소 해석결과의 정확성에 영향을 미치는매우 중요한 인자이다. 이론적으로 해석결과의 정확도는 요소 크기가 작아질수록 비례적으로 증가한다.」1) (위에 적힌 설명은 1~3차원 요소들의 크기에 관한 구조 해석적 용어정리다.)beam의 경우는 1차원 요소에 해당한다. hyper mesh내에서 쓰이는 모델은 어떠한 두 점을 이어주는 직선(그림 3의 검은색 직선)의 형상을 가지고 있다. 따라서 실험에 쓰이는 자의 길이(L=200)만 주어졌고, 나머지 두께(h=1.2mm)와 폭(b=30mm)은 가정 설정 후 계산 값에만 포함을시킨다.

참고자료

· http://kor.midasuser.com/civil/tech_paper/keyword_view.asp?idx=143
· 보일러용어사전, 일본보일러용어 연구회, 2006.1.9, 성안당
· 단면2차모멘트 [geometrical moment of inertial, 斷面二次―] (두산백과, 두산백과)
· 토목용어사전, 토목관련용어편찬위원회, 1997.2.1, 도서출판 탐구원
· http://www.hkecc.co.kr/ebook/access/ecatalog_sp.php?http://www.hkecc.co.kr/ebook/access/ecatalog_sp.phpcallmode=&catimage=&um=&Dir=83&cpage=27
· Forensic Seismology and Boundary Element Method Application vis-à-vis ROKSCheonan UnderwaterExplosion, 김소구, J. Marine Sci. Appl., 2013, 422-433