불연속 접촉면 해석

정의

불연속 접촉면 해석은 부재 사이 틈의 접촉 여부를 다루는 해석이다.

틈이 닫히면 거동이 달라져 한 번의 선형 해석으로는 틀린다.

기술사 시험에서는 용어와 계산 문제로 반복해서 출제된다.

간격과 접촉 조건

두 부재 사이에 초기 간격 Δ가 있으면, 처짐이 간격을 넘을 때 접촉이 생긴다.

접촉력 R은 압축만 전달하므로 R은 0 이상이어야 한다.

접촉 후에는 접촉점 처짐이 간격과 같아진다.

해석 절차

해석은 접촉이 없다고 가정하고 외력만으로 처짐을 구하는 것부터 시작한다.

처짐이 간격보다 작으면 접촉이 없으므로 해를 확정한다.

처짐이 간격을 넘으면 접촉력을 미지수로 추가하고 중첩법으로 푼다.

마지막으로 R이 0 이상인지 확인하고 최종 반력과 모멘트도를 구한다.

흔한 실수

가장 흔한 실수는 접촉을 처음부터 접촉한 것으로 가정하는 것이다.

초기 간격 Δ가 있으면 간격이 닫히는 하중을 먼저 구하고 접촉 상태로 바뀐다고 드러낸다.

접촉력은 압축만 전달하므로 반력이 음수이면 접촉이 떨어진 것으로 본다.

정리

정리하면 접촉 판정, 압축만 전달하는 접촉력, 중첩법을 기억한다.

앞 문제의 답은 음수 반력이면 접촉을 떼고 다시 해석하는 것이다.

시험에서는 접촉 판정 조건과 반력 부호 검토를 답안에 함께 쓴다.