원형 단면축이 비틀림을 받을 때, 그 속에 저장되는 탄성 변형에너지 U… | [일반기계기사 필기] 18년 2회차 기출문제 상세 페이지

원형 단면축의 비틀림 변형에너지는 U = T²L / (2G·IP)다.
비틀림각이 $\theta=\dfrac{TL}{GI_P}$ 이고 탄성 범위에서 저장 에너지가 $U=\dfrac{1}{2}T\theta$ 이므로, 둘을 곱하면 $U=\dfrac{T^2L}{2GI_P}$ 가 된다.
비틀림은 전단 변형이므로 세로탄성계수 E가 아니라 가로탄성계수 G를 쓰고, 단면 성질도 관성모멘트 I가 아니라 극관성모멘트 IP를 써야 한다.
E와 I를 조합한 형태는 굽힘 변형에너지 $U=\dfrac{M^2L}{2EI}$ 의 꼴이고, G와 I를 섞거나 E와 IP를 섞은 식은 어느 쪽 변형에도 대응하지 않는 조합이다.