토션빔의 단면형상에 따른 비틀림 강성(2)

1. CASE ‘1’: 중공축 단면

CASE 1은 중공축 다른 단면들과 단면적을 동일하게 하기위해 d1, d2를 지름비 x를 0.3~0.9까지 선정하여 결정한다.

 

 

2. CASE ‘2’: V자형 단면

CASE 1은 V자형 단면으로 단면의 면적을 동일하게 하기 위해 단면 길이를 160mm로 하여 한쪽 변의 길이 80mm 두께 6mm 사잇각을 30~90까지 설정하여 10씩 증가시켯다.

 

3. CASE 3: ‘U’자형 단면

 

CASE 2는 ‘U’자형 단면으로 단면의 면적을 동일하게 하기 위해 단면 길이를 160mm로 하여 극관성모멘트를 최대로 만드는 원호의 반지름을 R과 변의 길이 (160-PI x R)/2를 결정한다. R의 반경은 10~40mm까지 결정하였고, 그 이유는 50이상이 되면 팔부분이 너무 작아져 반원형태가 되기 때문이다.

 

 

4. CASE : ‘ㄷ’자형 단면

 

 

CASE 3는 ‘ㄷ’자형 단면으로 단면의 면적을 동일하게 하기 위해 단면 길이를 160mm로 하여 극관성모멘트를 최대로 만드는 높이 X와 가로 변의 길이 (160-X)/2의 길이를 결정한다. x의 값은 10~90까지 설정하였다.

 

 

한쪽 단면은 한쪽 단면은 고정을 시키고 한쪽 단면은 1도를 회전시켜서 비틀림 강성과 최대전단응력을 비교해본다.

 

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Ⅲ. 시뮬레이션

1. 시뮬레이션 방법

 

 

mesh의 element size는 수계산과의 비교를 통해 3mm로 설정하였고

 

한쪽 단면은 위의 그림처럼 fixed support로 완전히 고정을 시키고

다른 쪽 단면은 Remote Displacement을 이용하여 단면에 수직한 방향으로 1도를 회전시켜서 비틀림 강성과 최대전단응력을 비교해본다.

 

 

모든 단면에 대해서 위와 같이 적용하여 시뮬레이션을 했다.

단면에 수직한 방향으로 1도를 회전시켰을 때의 Maximum shear stress와 고정단면 즉, Fixed Support 단면에서의 Moment reaction을 이용하여 비틀림강성을 구할 수 있었다.