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다음과 같은 캔틸레버보에서 B점이 스프링상수 인 스프링 2개로 지지되어… | [9급 지방직 응용역학개론] 15년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[9급 지방직 응용역학개론] 15년 1회차
다음과 같은 캔틸레버보에서 B점이 스프링상수 문제 이미지인 스프링 2개로 지지되어 있을 때, B점의 수직 변위의 크기는? (단, 보의 휨강성 EI는 일정하고, 자중은 무시한다.)
문제 이미지
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해설

B점의 수직 변위는 5PL3/64EI5PL^{3}/64EI이다.

B의 위·아래 스프링은 같은 변위를 가지므로 병렬 연결이며 합성 강성은 2k=EIL32k=\dfrac{EI}{L^3}이다.

스프링이 없을 때 자유단 처짐: P(L/2)33EI+P(L/2)22EI×L2=5PL348EI\dfrac{P(L/2)^3}{3EI}+\dfrac{P(L/2)^2}{2EI}\times\dfrac{L}{2}=\dfrac{5PL^3}{48EI}
스프링 힘 R에 의한 되돌림: RL33EI\dfrac{RL^3}{3EI}
적합조건: 5PL348EI−RL33EI=RL3EI ⇒ R=5P64\dfrac{5PL^3}{48EI}-\dfrac{RL^3}{3EI}=\dfrac{RL^3}{EI}\ \Rightarrow\ R=\dfrac{5P}{64}

δB=R2k=5P64×L3EI=5PL364EI\delta_B=\dfrac{R}{2k}=\dfrac{5P}{64}\times\dfrac{L^3}{EI}=\dfrac{5PL^3}{64EI}

  • 5PL3/32EI5PL^{3}/32EI는 정답의 2배로, 스프링 지지가 처짐을 줄이는 효과를 과소평가한 값이다.
  • PL3/64EIPL^{3}/64EI는 자유단 처짐의 계수 5를 놓친 값이다.
  • PL3/32EIPL^{3}/32EI도 계수 5를 놓친 값이다.

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