질문
1. 예전부터 궁금했던 부분이기도 한데 첫번째 FBD에서 왜 범위가 주어지면 전체길이에서 x만큼 빼버리는건가요?
2. 두번째 FBD에선 엄밀히 말해서 L/2에서 t_0가 생기는건데 등호도 아닌데 어떻게 저 구간에서 토크가 존재할까요?
답변
제 강의를 들으셨다면 이런 문제는 정말 쉽게 푸실 수 있습니다. Maximum shear stress를 계산하는 데에 있어 먼저 x 방향을 어디로 잡든지 상관은 없으니까 왼쪽에서부터 오른쪽을 x로 잡아 간단히 문제를 풀어보도록 하겠습니다.
다만, 이럴 경우 Angle of Twist를 조금 구하기가 까다로워지는데, 보통 비틀림각은 구속되어 있는 부분 (오른쪽) 에서 자유로운 부분을 향하는 방향으로 구해야 직관적으로 이해가 쉽기 때문입니다. 하지만 x의 방향만 바뀌는 것이지 기본적으로 푸는 방법은 같습니다.
위의 방법이 이해가 됐다면 이제 반대 방향으로 구하는 것도 이해가 쉬울 것입니다.
두 결과가 똑같다는 사실을 확인하셨을 겁니다. 비틀림각의 경우 주의해야할 것이 A점에서의 비틀림각은 B가 비틀린 구간에다가 추가로 비틀린다는 점입니다. 때문에 1번과 2번에 해당하는 각도를 모두 더해줘야 A점에서의 각도가 계산될 수 있습니다.
- Beam에서의 Deflection문제
- Rod에서의 Angle of Twist 문제
이런 유형은 특히 방향 설정에 주의하시는 것이 좋습니다.
어떻게 풀어도 미리 정한 부호규약에 맞게만 풀었다면 전혀 문제가 없겠지만, 특히 이렇게 변형량을 구하는 과정에서는 중첩되는 문제 때문에 조금 헷갈릴 수 있기 때문입니다.
제가 두 방향으로 Torque를 계산하는 방법을 보여드렸으니 잘 참고하시고 열심히 공부하셔서 다른 문제는 직접 푸실 수 있게 되면 좋겠습니다.
