1) 실습예제를 이해하고, 문제화 하시오.
아래 그림과 같은 간략화된 Pillow Box가 있다.
A(초록색)의 4부분은 고정구속하였으며, B(빨간색)에 Y축방향으로 80000N 집중하중을 주었다. 이러한 경우, Pillow Box의 최대 응력과 최대변위, 이에 대한 각각의 발생위치, 그리고 안전율을 구하여라.
단, Pillow Box의 재료는 Steel로 등방성이라고 가정하며, 탄성계수는 210000N/mm^2, 프와송비는 0.3, 항복강도는 250N/mm^2 이며 Von-Mises응력이론으로 해석한다.
2) 재질, 경계ㆍ하중조건
- 물성 정보
- 탄성계수 : 210000N/mm^2
- 프와송 비 : 0.3
- 안전율 : 1.4673 (안전율 = 항복강도/실제응력값 이며,
실제응력값이 최대인 곳에서 안전율은 최소로 기준이 되며,
이때, 안전율이 1보다 작다면 파괴되므로 보강을 해야 한다.)
- 질량 밀도 : 주어지지 않음.
(선형정적해석이므로 결과에 영향주지 않는다.)
- 항복 강도 : 250N/mm^2
- 구속조건
- 허용 자유도 : 0 (고정구속)
- 구속 위치 : A(초록색 4부분)
- 하중조건
- 하중 위치 : B(빨간색 부분)
- 하중 크기 : 집중하중 80000N
3) 해석결과
- 최대 응력 : 178.3505N/mm^2
- 발생 위치 :
- 최대 변위 : 0.247137mm
- 발생 위치 :
4) 고찰
문제와 같이 Steel로 만들어진 Pillow Box의 B부분에 Y축 방향으로 80000N의 집중하중을 가했을 때,
Von-Mises응력이론으로 해석하면 최대응력은 178.3505〖N/mm〗^2, 최대 변위는 0.247137mm, 안전율은 1.4673이다.
안전율이 1보다 크기 때문에, 항복강도가 실제응력값보다 크며, 따라서 주어진 하중에 안전하다.