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1[9급 지방직 응용역학개론] 10년 1회차
다음 그림과 같이 단순보의 지간 중앙에 연직하중 P가 작용할 때 휨모멘트에 의한 탄성변형에너지는? (단, E는 탄성계수, I는 단면 2차모멘트이다)
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해설

탄성변형에너지는 P2L3128EI\dfrac{P^2L^3}{128EI}이다.

반력은 각 P2\dfrac{P}{2}이고, 각 지점에서 x만큼 떨어진 단면의 휨모멘트는 M=Px2M=\dfrac{Px}{2}이다. 반 구간 적분값은 ∫0L/2(Px2)2dx=P2L396\int_0^{L/2}\left(\dfrac{Px}{2}\right)^2dx=\dfrac{P^2L^3}{96}이다.

왼쪽(2EI): 12(2EI)⋅P2L396=P2L3384EI\dfrac{1}{2(2EI)}\cdot\dfrac{P^2L^3}{96}=\dfrac{P^2L^3}{384EI}
오른쪽(EI): 12EI⋅P2L396=P2L3192EI\dfrac{1}{2EI}\cdot\dfrac{P^2L^3}{96}=\dfrac{P^2L^3}{192EI}
합: 3P2L3384EI=P2L3128EI\dfrac{3P^2L^3}{384EI}=\dfrac{P^2L^3}{128EI} (강성이 다른 구간을 나눠 적분)

  • P2L324EI\dfrac{P^2L^3}{24EI}는 적분을 크게 잘못한 과대값이다.
  • P2L3192EI\dfrac{P^2L^3}{192EI}는 전 구간이 2EI인 균일보의 값으로, 오른쪽 구간의 EI를 반영하지 않았다.
  • P2L3250EI\dfrac{P^2L^3}{250EI}는 두 구간 합과 맞지 않는다.

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