선형정적해석 | 개념,선형거동가정,응력,반력,변형,변위,입력데이터,출력데이터

안녕하세요. 지몽 jimong입니다.
이번 글에서는 구조해석 설계에서 자주 쓰이는 선형정적해석에 대한 이론입니다.

1. 선형 정적 해석이란?

1.1 선형 정적 해석의 용도

강체가 아닌 탄성 물체에 외부 하중을 가하면 물체가 변형되고 하중의 효과가 물체 전체로 파급된다. 이때, 외부 하중은 내부 하중과 반력을 유발하여 물체를 평형 상태가 되도록 유지한다. 선형 정적 해석은 하중이 정적이라는 가정과 하중-변위의 관계가 선형이라는 가정 하에서 외부 하중을 받는 구조물의 변위, 변형, 응력, 반력 등 거동을 계산하는 것이다.

1.2 선형 정적 해석의 개념

거동은 구조물에 하중을 가할 때 변위 변형률 응력 등이 어떻게 변하는가이고 이 거동을 구하는 과정을 해석이라고 하며, 외부 하중과 이에 따라서 구조물 내부에 발생하는 응답 간의 관계가 선형일 때 선형 해석이라고 한다.
ex. 하중의 크기가 두배 → 구조물의 응답(응력, 변위, 변형률) 두배

1.3 선형 거동 가정

선형 거동 가정은 다음과 같은 경우에 할 수 있다.
①모델의 모든 재질이 후크 법칙을 따를 경우
②얻어지는 변위량이 하중에 의한 강성 변화를 무시해도 될 만큼 적을 경우
③경계 조건이 하중 적용 도중 변화되지 않을 경우
④하중은 크기, 방향, 분포 측면에서 일정해야 하며 모델이 변형되는 동안 변동이 없을 경우

2. 선형정적해석의 입력/출력 데이터

2.1 선형 정적 해석의 입력 데이터

①선형 정적 해석 스터디 작성
②구조물의 재질 지정
-자동: 프로그램 내장 데이터 이용
-수동: 사용자가 직접 입력
③구조물의 구속조건 정의
④하중 형태와 값을 입력
⑤구조물의 메시 생성 작업

2.2 선형 정적 해석의 출력 데이터

①안전계수
②설계 결과 통찰
③결과 하중 표시
④접촉 하중 표시
⑤베어링 하중 표시
⑥변위 요소
-변위: X-방향, Y-방향, Z-방향
-합성 변위
⑦반력 요소
-반력: X-방향, Y-방향, Z-방향
-합성 반력
⑧변형률 요소
-수직 변형률: X-방향, Y-방향, Z-방향
-전단 변형률: X-방향, Y-방향, Z-방향
-등가 변형률
-변형 에너지 밀도
-총 변형 에너지
-주 변형률
⑨요소 응력 및 절점 응력
-수직 응력: X-방향, Y-방향, Z-방향
-전단 응력: X-방향, Y-방향, Z-방향
⑩기타 성분
-주 응력
-von mises 등가

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