fe civil exam 구조해석 예제 5문제

fe civil 미국기사 토목 시험에서 구조해석 문제로 나올 수 있는 문제를 가져왔습니다. 이 문제는 fe civil exam 에 있는 유형으로 실제 시험에서도 충분히 나올 수 있는 문제입니다. 실제 시험은 이보다 조금 어렵습니다. 쉽다고 지나칠 것이 아니라 기본을 잘 익히는 것이 중요합니다. 기본 개념으로 어려운 문제도 풀 수 있기 때문이죠. 기본 개념에 충실한 5가지 문제 확인하고 풀어보는걸 추천드립니다.

⒈ fe civil exam 예제1

⑴ 부재 허용응력, 필요단면적 구하기

첫번째 rod에 최대하중이 가해지고, 연결된 두번째 rod에 하중이 전달될때 두번째 rod에 필요한 단면적을 구하는 문제입니다. 풀이순서는 다음과 같습니다.

⑵ 부재 필요단면적 풀이

연결된 두 rod 에 작용하는 힘은 동일하다는 기본 원리로 필요 단면적을 구한다. 이때 두번째 rod의 허응응력 범위 내에서 필요한 단면적을 구하면 된다. 상세한 풀이는 아래 그림을 참고하면 된다.

⒉ fe civil exam 예제2

⑴ 비틀림 하중에 대한 후프응력 hoop stress 구하기

비틀림 하중 작용시, 단면에 발생하는 후프응력을 구하라는 문제이다. 부재 응력을 산정하기 전에 부재의 단면이 박판(얇은 두께 단면)인지 확인이 필요하다.

⑵ 단면의 응력(hoop, tangential stress)

단면이 박판인지 먼저 확인한다. 원형 단면의 두께가 단면 내부 반지름에 1/10 이하인 경우, 박판단면으로 간주할 수 있다. 해당 단면은 박판이므로 hoop stress 식을 적용하여 후프응력을 구할 수 있다.

⒊ fe civil exam 예제3

⑴ torsion 비틀림 최대하중 구하기

비틀림 허용응력과 단면 성질이 주어진 상태에서 최대 비틀림 하중을 산정하라는 문제이다.

⑵ max torsion 최대 비틀림 하중

torsion 비틀림 작용시, 속이 찬 단면과 박판 단면에 적용하는 식은 다르다. 단면의 성질을 먼저 판단하는 것이 중요하다. 아래 문제는 속이 찬 단면으로 고려가 불필요하지만, 실제 시험에서 박판 단면이 나올 수 있으므로 주의가 필요하다.

참고로, thick-walled과 thin-walled 단면의 구별은 부재 두께의 1/10이 내부 반지름보다 크면 thick-walled 이고, 작으면 thin-walled 이다.

⒋ fe civil exam 예제4

⑴ 최대 전단응력 구하기

부재 단면에 축방향 응력과 전단응력이 모두 발생하는 상황이다. 이때 최대 전단응력을 구하는 것이 문제이다.

⑵ 최대 응력 구하기

Mohr’s circle 그리거나 식을 암기하면 쉽게 구할 수 있다. 최대 전단응력 산정식을 이용하여 구해보자

⒌ fe civil exam 예제5

⑴ 탄성계수 산정문제

축방향 변형량, 단면 성질, 외부 하중이 주어진 상황에서 탄성계수를 묻는 문제이다.

⑵ 탄성계수 구하기

수직 변형량 산정식을 이용하여 탄성계수를 구할 수 있다.

이상으로 fe civil 구조해석 문제로 유형 5가지를 가져와봤습니다. 쉬운 문제들로 구성되어 있는데요, 실제 시험에서는 이보다 어렵습니다. 하지만 기본 원리를 숙지하신다면 이보다 어려워도 충분히 풀 수 있습니다. 기본 개념을 잘 익히시기 바랍니다. 도움이 되셨기를 바랍니다. 감사합니다.