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[기계설계]기계설계 Term Project 평가A좋아요

기계설계 Term ProjectFinite Element Method AnalysisA 2D-truss bridge is sketched in the figure that has a overall length of 120m and a maximum height of 25m. It is made of steel members having Young’s modulus of 210 GPa, a tensile yield strength of 400 MPa and a compressive strength of 1200 MPa. The lower left corner is assumed to be pinned to the ground while the lower right corner is supported on a roller so that horizontal motion is not constrained. The worst case design load is when vehicles are full on the bridges with 400 tons and it can be modeled as shown in the figure. The cross sectional area of each truss member is same. Determine the minimum cross sectional area of truss members.Design requirement:1. Use finite element method.2. The factor of safety is 4.3. Describe details of your design procedure and discuss your results.1. 2D-Truss bridge의 FINITE ELEMENT METHOD 적용(1) 우선 아래 그림과 같이 각 각의 NODE와 ELEMENT를 결정하고 Boundary Condition을 입력한다.○ 2D-Truss bridge의 경우 총 7개의 NODE와 11개의 ELEMENTnt는 다음과 같다.○ Maximum Tension : Element ① ≒ 5.0000000 MN○ Maximum Compression : Element ⑥ ≒ 6.2387308 MN모든 Element중에 가장 먼저 파괴가 일어나는 Element를 고려해야 하기 때문에 Maximum Tension과 Maximum Compression이 작용하는 Element에 대한 안전율(Factor of Safety) 4를 적용한 응력해석을 시행한다.(3) 이론적인 수식 전개를 통해 예상 단면적을 얻었으므로, 이 DATA를 이용해 실제 Simulation을 확인한다.1) 위와 같은 NODE와 Element를 Matlab파일 상에서 다음과 같이 입력한다.다음은 INPUT Source이다.%% INPUT FOR 2D-PLANE TRUSS PROBLEM% 12/06/2005 programmed by Heung Soo Kim%%clear all, close all%% Node data%% NODE=[#1 #2 #3]% #1: node number% #2: x-coordinate% #3: y-coordinate%NODE=[1 0 02 40 03 30 204 80 05 60 256 90 207 120 0];nnode=length(NODE);%% Element data%% ELEM=[#1 #2 #3]% #1: element number% #2: node number 1% #3: node number 2%ELEM=[1 1 22 1 33 2 34 2 45 2 56 3 57 4 58 4 79 4 610 5 611 6 7];nelem=length(ELEM);%% Area of the cross-section%A=0.05;%% Young's Modulus%E=210E9;%% Boundary condition%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Input boundary conditions% BC=[#1 #2 #3]% #1: node number% #2: x-catrix%ndof=2; npe=2;GK=zeros(ndof*nnode,ndof*nnode);for l=1:nelem%% Element stiffness matrix%dx=NODE(ELEM(l,3),2)-NODE(ELEM(l,2),2);dy=NODE(ELEM(l,3),3)-NODE(ELEM(l,2),3);L=sqrt(dx^2+dy^2); % element lengthCa=dx/L; Sa=dy/L; % cos & sin (alpha)T=[Ca Sa 0 0; 0 0 Ca Sa]; % transform matrixSKE=E*A/L*T'*[1 -1; -1 1]*T; % element stiffness matrix% Assembe global stiffness matrixfor i=1:npefor j=1:npeii=ndof*ELEM(l,i+1)-ndof+1; jj=ndof*ELEM(l,j+1)-ndof+1;GK(ii:ii+ndof-1,jj:jj+ndof-1)=GK(ii:ii+ndof-1,jj:jj+ndof-1) ...+SKE(ndof*i-ndof+1:ndof*i,ndof*j-ndof+1:ndof*j);endendend%% Apply boundary conditions%lambda=1e6*GK(1,1);for i=1:nnode, for j=1:ndofif BC(i,j+1)==1ii=ndof*(i-1)+j;GK(:,ndof*(i-1)+j)=0; GK(ndof*(i-1)+j,:)=0;GK(ii,ii)=lambda;endGF(ndof*(i-1)+j,1)=F(i,j+1);다음은 Output Source이다.%% Post process of 2D-plane truss structures% 12/06/2005 programmed by Heung Soo Kim%%% Displacement: U[#1,#2,#3]% #1: node number% #2: x-directional displacement% #3: y-directional displacement%for i=1:nnodeU(i % transform matrixfor i=1:2*ndofDU(1,1)=U(ELEM(l,2),2);DU(2,1)=U(ELEM(l,2),3);DU(3,1)=U(ELEM(l,3),2);DU(4,1)=U(ELEM(l,3),3);endsigma(l,2)=E/L*T1*DU/1e6; % element stiffness matrixendfigure(3)bar(sigma(:,2))xlabel('element number')ylabel('stress at each element [MPa]')title('stress at each truss')save disp.dat U -asciisave sigma.dat sigma -ascii위의 Coding Source는 Example2의 Source를 문제의 case로 수정하여 단면적 0.05m2을 적용한 예이다.2) Tension을 받는 Element와 Compression을 받는 Element중에 Tension을 받는 Element의 임계 단면적이 더 큰 값을 가지므로 실제 Simulation에는 Tension의 임계 단면적인 0.05m2를 Designed Area로 적용한다.위의 그림은 Truss구조의 Input Load가 작용하지 않은 초기형상이다.3) 위의 그림은 단면적 0.05m2를 기준으로 한 1:20 증폭비(mag=20)의 Truss구조의 변위이다.NODEx-axis [m]y-axis [m]Total [m]10.0000000e+0000.0000000e+000021.9047619e-002-1.1593079e-0010.11748534.1055712e-002-9.8783701e-0020.10697643.7333333e-002-1.0308992e-0010.10964252.4973140e-002-1.1220876e-0010.11495461.4554214e-002-8.6785928e-0020.08799875.2571429e-0020.0000000e+0000.0525714) 각 NODE의 변위 데이터는 다음과 같다.위와 같은 DATA 수 없다.8) 위의 Origin Graph를 통해 각 Element의 Displacement의 크기를 비교해보면, NODE ②과 ⑤에서 상대적으로 가장 큰 처짐이 발생하지만 계산결과에 의존하지 않고서는 식별이 어렵다.동호대교폭 11m. 길이 1,095m. 너비 35m.인도 폭은 5m.한강의 15번째 다리.1985년 2월 2일에 개통연속 트러스교다리 중앙에 지하철 3호선 전철교가 지남Francis Scott Key Bridge위치 : 조지타운사이, 컬럼비아의 워싱톤, 지역 미국 및 Rosslyn 버지니아건설기간 : 1917-1923총길이 : 518m4. 실제 트러스교가 이용된 예Kuronoseto Bridge1974년에 완공. 일본 Kagoshima에 위치.span lengths : 100m 300m 100 mclearance : 27 m재질 : steelOshima Bridge위치 : Oshima사이 나가사끼 일본 및 Saikai 나가사끼 일본총길이 1095m. 폭 9.75m.Main span 350m용도 : Road Bridge위의 예 이외에도 특히 한강에는 트러스교가 많이 설치 되어 있다고 한다.그러나 보이는 바와 같이 우리가 해석했던 간단한 트러스 형상의 구조가 아니라 다리 중간에는 교각이 설치되어 있다. 그리고 트러스 구조가 다리의 상부와 교각을 연결시켜주면서 전체적으로 감싸는 구조를 하고 있다. 이것은 다리가 받는 하중을 각각의 교각으로 효과적으로 분산시켜서 하중 안배가 효과적이다.5. 결론 및 고찰이번 Term Project를 통해서 Finite Element Analysis의 원리를 알게 되었다. FEM Analysis의 입문과정으로 간단한 트러스 구조를 해석해 보았는데 FEM의 강력한 문제해결 능력에 놀랄 수밖에 없었다. 그러나 무엇보다도 중요한 것은 이러한 방법의 문제가 아니라 역학적인 배경지식 없이는 어떤 문제도 해결할 수 없다는 것 또한 느낄 수 있었다. 결과를 예측할 수 있는 Engineering Sense가 기본적으로 갖추어져야만 다른

공학/기술| 2006.02.14| 13페이지| 1,000원| 조회(886)

프로젝트, 기계설계, 트러스, project, Term

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[교양 희곡]희곡의이해 중간대체

오이디푸스 왕 [Oedipus]기계공학과 3학년학번 : 12000529이름 : 조 영 진희곡 작품 “오이디푸스 왕”을 접하고 나서 나의 생각을 서술해 보려 합니다. 평소 교양 과목과는 별로 친해질 기회가 없는 기계공학과 학생으로 지내다가 3학년이 되어서 교양과목다운 “희곡의 이해”라는 과목을 수강하게 되면서 상당히 생소한 이야기를 많이 듣게 되었습니다.소포클래스의 비극 “오이디푸스 왕”은 한 인간의 생애를 통해서 운명론적인 인간관의 한 예시를 보여주는 작품이었습니다. 타고난 운명을 거스르려 노력하는 한 인간으로서의 오이디푸스는 자신의 의지로 모든 고난을 이겨낼 수 있다고 믿고 있었고, 강한 자신을 만듦으로써 자신이야 말로 세상에 두려울 것도 없고, 부러울 것도 없는 위대한 인간이라고 믿고 있었지만, 결국에는 신의 뜻, 즉, 자신의 운명 앞에 승복하고 두 눈을 버리게 되는 비극적인 결말의 주인공입니다.사실 이야기를 읽기 전에 대략적인 극의 전개를 교수님의 강의를 통해 듣게 되었습니다. 그러나 이 작품의 전체 소재 및 전개 과정은 저에게 적지 않은 놀라움으로 다가왔습니다. 가장 처음으로 제게 충격이 되었던 것은 이 작품의 시대적 배경과 story전개입니다. 이 비극이 작품화 된 것이 BC427년인데 이에 반해 story는 매우 현대적인 소재라는 것입니다. 그것은 라이어스 왕이 포이보스 신을 섬기는 자들에게서 받은 신탁이 바로 “자신의 자식에게 죽임을 당하고 그 자식은 제 어미와 혼인하게 된다.” 라는 것입니다. 이러한 이야기는 현대인들에게 조차도 받아들여지기 어려운 이야기였던 것입니다. 어떻게 고대 사람인 소포클래스가 이러한 이야기를 만들어 낼 수 있었을지 놀라움을 감출 수 없었습니다. 저에게 있어서 이 놀라움은 현대 사회의 인간성 파괴의 모습이 소포클래스 시대에도 존재하지 않았을까? 라는 의문을 갖게 했습니다. 작품은 시대상을 반영하고 있다는 전재 하에서 이 작품을 이해하려고 한다면 충분히 가능한 예상이라고 생각 합니다. 만약 우리가 청소년 시절에 교육받은 대로 소포클래스라는 인물에 의해서 소포클래스의 오이디푸스가 존재했다는 것이 그리고 그 인물이 이러한 story의 주인공이라는 것이 그의 천재성을 대변해 주고 오늘날까지도 사람들로 하여금 그를 위대한 인물로 기억하게 하는 이유라고 결론을 내리게 되었습니다.희곡 “오이디푸스 왕”의 극중 시작은 오이디푸스가 테베의 왕으로 재임하면서 나라의 큰 재앙이 발생하여 이것을 그가 인지하고 극복하려는 시도로 막이 오릅니다. 이것은 사실 시간상으로 전체 이야기의 거의 마지막에 해당하는 것으로 “오이디푸스 왕”의 PLOT의 특징이라고 하겠습니다. 이 작품은 전체 이야기 중 오이디푸스가 테베의 왕이 되어 그 나라를 통치하는 동안의 사건들을 무대 위에 올리고 마지막으로 비극의 주인공이 된 오이디푸스가 두 눈을 버리고 방랑을 떠나는 것으로 막을 내립니다. 그러나 무대 위에 올려지지 않은 과거 이야기들이 많고 이것들은 무대 위에서 시현(示現)되어지지 않지만 극의 중간 중간에 몇 가지의 매체들, 즉, 배우들의 대사와 코러스 등과 같은 것으로써 관객들에게 전달됩니다. 이미 오이디푸스의 시련 그리고 비극의 씨앗은 다 뿌려진 상태인 것입니다. 이제 남은 것은 왜 이런 현실까지 오게 되었는가? 문제의 시작은 어디인가? 그리고 어떤 결론이 나올 것인가? 우리 눈앞에 있는 저 오이디푸스는 도대체 어떤 인물인가를 알아내는 데에 우리의 관심이 쏟아지는 것입니다.오이디푸스는 자신의 삶이 자신이 태어나기 전에 자신의 아버지가 받은 신탁으로 인해 고통스러워졌다고 믿고 있습니다. 그러나 지금 그의 나라 테베는 너무도 힘든 시련을 겪고 있으므로 그는 자신을 고통스럽게 했던 신탁에 다시 한번 의지하려고 생각하고 있습니다. 그러나 그의 머릿속에는 여전히 신탁이라는 것에 대한 두려움, 불신, 원망이 남아 있습니다. 그럼에도 불구하고 그는 막다른 골목에서의 선택처럼 신탁을 받는 것을 볼 수 있습니다. 여기서 하나 집고 넘어가야하는 것은 오이디푸스라는 인물이 자신의 의지가 아닌 주변 환경에 의해서 대사(大事)를 결정했다는 여기서 전체적인 극의 중심 생각이 조금씩 드러나는 것입니다.극 중에는 오이디푸스와 그 반대 인물인 크레온이 등장하는데 이 두 사람은 마지막까지 대립하게 됩니다. 이런 반대 인물 크레온은 오이디푸스로부터 신탁을 받아오라는 명을 받고 아폴론을 섬기는 눈먼 예언자 테이레시아스에게 신탁을 내려달라고 청하게 됩니다. 그러나 그 예언자는 크레온의 오랜 친구였던 것이었습니다. 크레온은 그를 오이디푸스 앞에 데려와 신탁을 전하게 됩니다. 그런데 그 신탁이라는 것은 바로 “한 사람을 쫓아내거나, 피로 피를 갚으므로써 이 땅에 벌어지고 있는 더러운 일을 몰아내어 이 땅을 파멸치 말게 하라.”는 것이었습니다. 수수께끼같은 이야기를 들은 오이디푸스는 몰아내야 할 사람이 누구인지 이 땅에 벌어지고 있는 더러운 일의 근원이 무엇인지를 이야기할 것을 종용하지만 테이레시아스는 계속 말하기를 꺼려합니다. 그러나 오이디푸스는 문제를 말끔하게 해결하고자 하는 바램으로 답을 하기를 계속해서 종용합니다. 결국 테이레시아스는 지금 벌어지고 있는 모든 비극과 시련의 근원이 오이디푸스에게 있다는 것을 이야기하고 맙니다. 여기서 주목해야하는 것은 극 중의 비극적 아이러니가 숨어 있다는 것입니다. 잘못된 것을 바로잡고 좋은 방향으로 진행하려는 의지로 행한 일들이 불행한 사건을 부추기는 개기가 되어 버리는 것입니다. 오이디푸스가 그의 나라의 안녕과 도리를 지키기 위해 테이레시아스에게 답을 구하는 것이 오이디푸스에게는 다시금 불행으로 그리고 그 불행은 비극적 결말을 끌고 오기 때문입니다. 이러한 비극적 아이러니는 작품 속에서 여러 번 나타나게 되는데 그 중에 첫 번째가 바로 신탁을 받는다는 결정을 한다는 것입니다. 오이디푸스는 왕으로서 나라와 백성의 고통을 해결하고자 노력을 하지만 천재지변을 해결할 길이 없어서 결국에는 자신의 불행의 시작이었던 신탁을 결정하게 되는데 이것은 다시 한번 자신을 불행하게 만드는 씨앗이 되고 맙니다. 그리고 두 번째는 신탁을 받기 위해 테이레시아스에게 크레온을 보내게 된다는 것입을 밝혀내고 근원을 없애려는 시도라고 생각되지만 결국에 이것은 자신의 불행을 부채질하는 것이 되고 맙니다.이 시점에서 의아한 점은 크레온과 테이레시아스의 관계에 따르는 사건 전말의 예측입니다. 다시 말하면 극 중에서 테이레시아스는 신탁을 받아서 오이디푸스에게 전달하는데 그 과정에 크레온이 관여를 했느냐는 것입니다. 사실적으로 관여의 모습은 드러나 있지 않고 그저 크레온의 계략이 신탁을 조정했다는 예측이 사실처럼 받아들여지고 있는 것입니다. 그리고 만일 관여하지 않았다면 사건을 전체적으로 쥐고 흔들게 되는 문제 발생지점에서 크레온은 지워지게 되고 Protagonist인 오이디푸스에 대한 Antagonist로서의 크레온은 존재하지 않게 되는 것입니다. 그리고 만약 테이레시아스가 가지고 온 신탁이 크레온의 계략이라면 극의 전체적인 생각에 모순이 되는 상황이 연출됩니다. 그것은 운명에 의해 비극적인 삶을 살게 되는 오이디푸스가 운명, 다시 말해 신의 뜻이 아니라 한 인간, 크레온에 의해서 망쳐진 인생으로 귀결되는 것입니다. 또한 테이레시아스가 가지고 온 신탁의 내용이 절대적으로 거짓이 아니었다는 것은 크레온이 신탁에 영향을 미쳤느냐라는 것을 판단하는 것을 더욱 어렵게 만듭니다. 만약 크레온의 계략이 묻어 있는 신탁이라면 오이디푸스의 과거를 낱낱이 알고 있는 크레온이 왜 진작에 오이디푸스를 제거하지 못하고 신탁을 받기 까지 기다렸어야 했을까? 이런 점에서 작품 전체에서 다양한 분석이 가능하다는 생각을 했습니다. 그리고 현재 나와 있는 분석 또한 하나의 예상에 불과할 뿐 소포클래스의 생각을 명확히 이해할 수는 없을 것이라는 생각을 해봤습니다.작품 속에 등장하는 또 한 사람의 중요 인물이 있습니다. 그것은 바로 이오카스데 입니다. 그녀는 오이디푸스의 아내이며 전왕인 라이어스의 아내이기도 합니다. 크레온의 누이 이기도 하고 오이디푸스의 어머니이기도 합니다. 이렇게 복잡한 관계 형성은 마치 이 인물들의 고통과 혼란을 보여주는 것 같기도 합니다. 이오카스데는 작품 속에서 비극적잃을 수 없다는 생각을 하게 된 것입니다. 오이디푸스가 계속해서 진실을 파헤친다면 결국에는 자신을 둘러싼 모든 것이 사리지고 자신도 무사할 수 없다는 것을 알게 된 것입니다. 이러한 면으로 보아 그녀는 선견지명이 있는, 오이디푸스만큼이나 불행한 인물로 그려졌다고 생각합니다. 물론 관객들은 이러한 전개를 알고 있지만 극 중에서 이러한 사실을 미리 예상하고 피하고자 하는 시도를 하는 이는 이오카스데 뿐입니다. 그녀는 비극을 피하기 위해 진실을 묻어두고자 하고, 신탁을 무시하고자 하지만 결국 죽음으로 인생을 마치게 되고 이것은 마치 신의 뜻을 거스른 한 인간의 결말을 보여주는 것 같았습니다.희곡 “오이디푸스 왕”에는 등장하지 않지만 이야기로서 나타나는 스핑크스의 이야기도 이 작품의 흥미로운 점 중에 하나입니다. 오이디푸스는 테베의 왕이 되기 전에 그의 나라 코린트 왕국을 떠나 방랑을 하게 됩니다. 그 사이에 그는 스핑크스를 만나 스핑크스의 수수께끼를 해결하고 스핑크스를 자살하게 만듭니다. 여기 나타나는 스핑크스는 사실 처음에는 이것이 왜 작품 속에 등장하게 되었을까? 라는 의문을 가지게 했습니다. 여러모로 알아본 결과 이곳의 스핑크스는 테베의 왕이었고, 오이디푸스의 아버지인 라이어스가 외도를 해서 헤라신의 노여움을 사게 되고 분노한 헤라신은 테베로 들어가는 길목에 스핑크스를 배치하게 된 것입니다. 이것은 신의 노여움을 산 인간을 응징한다는 뜻이 숨어있고, 아버지의 잘못으로 생겨난 불행을 아들이 마무리 짓지만 그 스핑크스의 죽음으로 오이디푸스는 테베의 왕이 되고 이것은 오이디푸스가 비극으로 진입하는 문과 같은 의미입니다. 스핑크스의 수수께끼, “아침에는 네발로, 점심에는 두발로, 저녁에는 세발로 걷는 것이 무엇이냐?”, 답은 물론 인간입니다. 하지만, 이것은 작품 후반부에 오이디푸스의 비애를 한층 증가시키는 효과를 가지고 옵니다. 오이디푸스는 남들이 풀지 못한 수수께끼를 풀면서 자심의 위대함을 다시 증명했다고 생각하지만, 인간 존재의 미미함과 인간의 어리석음을 인정하입니다.

인문/어학| 2006.02.14| 6페이지| 1,000원| 조회(322)

희곡, 오이디푸스, 감상, 인하, 중간대체

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