질문
안녕하세요 교수님. 저는 교수님의 수업을 듣고 있는 학생입니다. 고체역학을 공부하다가 여러가지 질문할 것들이 있어서 올립니다.
-stress는 일반물리학에서 배우는 압력과 아예 같은 개념으로 이해해야 하나요? 다른 점이 있다면 어떤 점이 다른건가요?
-pdf파일 9페이지에 있는 statically indeterminate structures 문제에서 differential을 이용해 reaction force들을 구할 때 왜 R(a)와 R(b)가 작용하는 면적이 같다고 하나요?
-example 2.12에 나온 strain energy 공식인 W=(1/2)*(p)*(δ)는 stress-strain곡선의 탄성구간에서 나온 건가요?
-sign convention 그림에서 나오는 양쪽에 작용하는 shear force v는 왜 서로 방향이 반대인건가요? 보에서는 구간을 어떻게 나누냐에 따라 shear force가 부호가 같을 수 도 있지 않나요?
-p5.5-12에서 왜 수문 위아래지점을 hinge로 놓을 수 있나요?
-고체역학 A pdf파일 33페이지에서 I beam에 작용하는 shear stress 그림에서 flange부분엔 왜 수평으로 작용하는 shear stress가 있나요?
-deflection equation을 이용해서 물리값 M,V,q,Θ,δ를 구할 때 부호를 신경쓰지 않는 이유는 뭔가요? 나중에 다른 문제를 풀 때 부호를 신경쓰지 않는게 문제가 되지 않나요?
이상이 제가 생각한 질문입니다. 수고하십시오.
답변
- stress는 일반물리학에서 배우는 압력과 아예 같은 개념으로 이해해야 하나요? 다른 점이 있다면 어떤 점이 다른건가요?
- 같은 개념입니다. 고체역학에서 일반물리학과 다른 점이 있다면 재료의 변형을 함께 고민해줘야 하기 때문에 물리학에서 나오는 applied stress외에도 재료 안에서 저항하려는 internal stress가 고려가 된다는 점인데 둘다 압력이기 때문에 같은 개념입니다.
- pdf파일 9페이지에 있는 statically indeterminate structures 문제에서 differential을 이용해 reaction force들을 구할 때 왜 R(a)와 R(b)가 작용하는 면적이 같다고 하나요?
- 네 맞습니다. 면적을 같다고 해서 구한 것입니다. 그림이 달라서 조금 헷갈리셨겠어요. 너그러운 양해를 부탁드립니다.
- example 2.12에 나온 strain energy 공식인 W=(1/2)*(p)*(δ)는 stress-strain곡선의 탄성구간에서 나온 건가요?
- 좋은 질문입니다. 당연히 탄성구간에서만 나옵니다. Plasticity 구간으로 진입한 경우 이 에너지 공식은 사용할 수가 없게 되거나 사용하더라도 부정확한 값이 나옵니다.
- sign convention 그림에서 나오는 양쪽에 작용하는 shear force v는 왜 서로 방향이 반대인건가요? 보에서는 구간을 어떻게 나누냐에 따라 shear force가 부호가 같을 수 도 있지 않나요?
- 오른쪽과 왼쪽이 서로 합쳐지면서 shear force가 0가 되어야하기 때문입니다. 나의 왼쪽은 누군가에겐 오른쪽이 됩니다. 전단력이란 말그대로 전단했을 때만 생기는 힘이기 때문에 자르기 전에는 전단력이 0이죠. 하지만 자르는 순간 운동방정식을 만족시켜야하기 때문에 전단력이 생기게 되고 왼쪽과 오른쪽이 상쇄되어야 하기 때문에 0가 되도록 크기는 같지만 방향은 다르게 설정되어야 하겠습니다.
- p5.5-12에서 왜 수문 위아래지점을 hinge로 놓을 수 있나요?
- 문제 그림이 설명하는 데에 부족했던 것 같습니다. 원래 그림은 A지점이 힌지로만 되어있는 것이 아니라 힌지로 고정되어 있는 수문이 밑에 깔려 있습니다. 때문에 이 수문이 위 아래로 움직이면서 물을 가두거나 공급하는 역할을 하게 됩니다.
- 문제의 핵심은 유체의 전압력이 일반적인 빔에 전달됐을 때에 응력을 계산하는 것이니 그렇게 이해해주시면 충분하시겠습니다. (좋은 질문이었습니다.)
- 고체역학 A pdf파일 33페이지에서 I beam에 작용하는 shear stress 그림에서 flange부분엔 왜 수평으로 작용하는 shear stress가 있나요?
- 이는 수직으로 작용하는 stress가 flange로 흐른다고 보시는 게 좋습니다. 그것을 우리가 shear flow라고 부르는데 너무 깊은 내용일 것 같아서 한방에 끝내기에서는 다루지 않았던 개념입니다.
- 아래의 웹사이트에 잘 정리가 되어 있는 것 같은데 한번 방문해보시길 바랍니다.
- https://www.ae.msstate.edu/tupas/SA2/chA14.7_text.html
- deflection equation을 이용해서 물리값 M,V,q,Θ,δ를 구할 때 부호를 신경쓰지 않는 이유는 뭔가요? 나중에 다른 문제를 풀 때 부호를 신경쓰지 않는게 문제가 되지 않나요?
- 부호를 신경씁니다. +/-/+/- 이런 식으로 대입하면서 문제를 풀죠. 다만 어떤 각도나 처짐일 경우 당연히 양수로써 계산되고, 고체역학에서 간단한 구조일 경우, displacement가 음수/양수로 복잡하게 계산되는 경우가 없기 때문에 크게 신경쓸 필요가 없다고 말한 겁니다. 정확하게 풀기 위해서는 당연히 부호를 신경쓰셔야 합니다.
