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1[7급 국가직 응용역학] 25년 1회차
그림과 같이 캔틸레버보에 집중하중이 작용할 때, B점과 C점에 발생하는 처짐각의 비(θBθC)\left(\dfrac{\theta_{\mathrm{B}}}{\theta_{\mathrm{C}}}\right)는? (단, 부재 AC의 휨강성은 2EI, 부재 BC의 휨강성은 EI이고, 자중은 무시한다)

문제 이미지
1
13\dfrac{1}{3}
2
23\dfrac{2}{3}
3
53\dfrac{5}{3}
4
73\dfrac{7}{3}
해설

처짐각 비는 53\dfrac{5}{3}이다.

모멘트면적법: 고정단 A의 처짐각은 0이므로 각 점 처짐각은 A부터의 M/EI 면적이다. 자유단 B에서 거리 s인 곳의 모멘트는 Ps이다.

AC 구간(2EI): θC=12EI∫L2LPs ds=3PL24EI\theta_{C}=\dfrac{1}{2EI}\int_{L}^{2L}Ps\,ds=\dfrac{3PL^{2}}{4EI}
CB 구간(EI) 추가분: 1EI∫0LPs ds=PL22EI\dfrac{1}{EI}\int_{0}^{L}Ps\,ds=\dfrac{PL^{2}}{2EI}
θB=5PL24EI\theta_{B}=\dfrac{5PL^{2}}{4EI}

θBθC=53\dfrac{\theta_{B}}{\theta_{C}}=\dfrac{5}{3}

  • 1/3은 B점 처짐각이 C점보다 작다는 값이라 자유단으로 갈수록 커지는 처짐각과 맞지 않는다.
  • 2/3도 같은 이유로 맞지 않는다.
  • 7/3은 CB 구간 추가분을 실제(PL22EI\dfrac{PL^{2}}{2EI})보다 크게 잡은 값이다.

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