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1[9급 지방직 응용역학개론] 18년 1회차
그림과 같이 양단이 고정된 부재에 하중 P가 C점에 작용할 때, 부재의 변형에너지는? (단, 부재의 축강성은 EA이고, 부재의 자중은 무시한다)
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해설

부재의 변형에너지는 P2L/(3EA)P^{2}L/(3EA)이다.

C점 좌우 두 구간은 같은 변위를 공유하므로 병렬 스프링처럼 작용한다.
kAC=EA2L,kCB=EAL,k=3EA2Lk_{AC}=\dfrac{EA}{2L},\quad k_{CB}=\dfrac{EA}{L},\quad k=\dfrac{3EA}{2L}

C점 변위와 변형에너지는
δC=Pk=2PL3EA\delta_C=\dfrac{P}{k}=\dfrac{2PL}{3EA}
U=12PδC=P2L3EAU=\dfrac{1}{2}P\delta_C=\dfrac{P^2L}{3EA}

  • P2L/(EA)P^{2}L/(EA)는 1/2 계수와 강성 분담을 모두 무시한 값이다.
  • 2P2L/(3EA)2P^{2}L/(3EA)는 외력일에서 1/2을 빠뜨린 값이다.
  • P2L/(6EA)P^{2}L/(6EA)는 실제 에너지의 절반으로, 1/2을 두 번 적용한 값이다.

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