Insight 구조&응용역학

2023년 5급 공채 응용역학 3번 (1차원 축부재의 관점)

1.개요7급, 9급 시험에서도 매우 자주 등장하는 1차원 축부재 문제입니다. 이번 포스팅에서는 이러한 유형이 5급 공채에서는 어떤 형태로 출제되는지 소개해드리고자 가져와 보았습니다. 위의 문제는 실제로 2023년도 5급 공채 응용역학 3번 문항으로 출제된 문제입니다.7급에서는 이러한 1차원 축부재 구조물에 대해 단순 하중뿐만 아니라 온도 변화, 제작오차, 강제변위 등 다양한 조건을 결합하여 출제하는 경우가 많습니다. 하지만 축부재 문제의 장점은 local DOF와 global DOF의 관계가 매우 단순하다는 점입니다. 결국 구조물의 변위 관계와 적합조건만 정확히 이해하고 있다면, 조건이 여러 개 추가되더라도 복잡한 평형방정식을 길게 세우지 않고 매우 빠르고 직관적으로 문제를 해결할 수 있습니다.특히 저는..

2010년 지방직 7급 응용역학 풀이 (쉬운 기출 풀이)

바로 풀린다” 리스트 (문제당 30초 내외)1 (정역학, 하중 변위 관계), 2 (고유진동수, 주기), 3 (처짐각법), 4번 (응력의 기본), 7 (축부재의 반력), 8 (직사각 단면 휨응력, 전단응력 기본), 9 (포아송비 기본), 10 (소성+극한하중 : 평형방정식), 11(평형방정식 + 절점법), 12 (부정정 차수 기본),13 (주응력, 최대전단응력 기본), 14 (휨응력), 15 (휨 변형에너지), 17 (병렬연결),18 (축부재 제작오차), 19 (상반처짐 원리), 20 (휨응력 + 처짐 기본)“시간이 걸리지만 풀만하다” 또는 "조금 더 생각하면 쉽게 풀린다" 리스트5 (라멘의 변위) : 처짐각 공식관계로 처짐과 각도 관계 규명6번 (전단변형률) : 평형방정식으로 전단력 관계 설정 후 접근1..

바로 풀린다” 리스트 (문제당 30초 내외)1 (병렬연결), 2 (단위하중법), 3 (BMD와 하중조건), 5번 (반력과 최대 전단응력), 6번(중첩법)7 (세장비와 오일러좌굴 기본), 9 (소성과 가상변위 법칙), 10 (소성단면 모멘트), 11 (병렬연결+ 처짐각법), 12(병렬연결), 13 (모멘트 분배법), 14 (변위 일치), 17 (좌굴 기본), 18 (모멘트 분배 및 Carry over 기본), 19 (병렬연결 및 변위일치)“시간이 걸리지만 풀만하다” 또는 "조금 더 생각하면 쉽게 풀린다" 리스트4 (이중적분법) : 모멘트가 sine 형태이지만 오히려 이 덕분에 적분상수 소멸8번 (단면 2차 모멘트) : 평행축 정리 활용하여 접근15번 (Kinematic 관계 기본) : 강절점의 적합조건 활..

1. 개요2007년 1번 문제를 보고 이어서 2번 문제를 보는 순간, 너무 흥미로운 문제라 그냥 지나칠 수가 없었습니다.겉보기에는 장치가 굉장히 많고 복잡해 보입니다. 휨부재로 이루어진 프레임 구조물에 내·외부 온도차가 존재하고, 내부 온도수축 조건까지 있으며, 지점침하까지 추가되어 있습니다. 처음 보면 “계산량이 엄청나겠다”라는 생각이 자연스럽게 드는 문제입니다. 하지만 조금만 시각을 바꾸어 보면 출제자의 의도가 굉장히 선명하게 드러나는 매우 재미있는 문제입니다.제가 아는 대부분의 사람들은 이런 문제를 보면 곧바로 에너지법으로 접근합니다. 구조물 전체의 휨에너지, 축변형 에너지, 온도변형에 의한 에너지 등을 모두 전개하여 합산하고, 지점침하까지 전포텐셜에너지 개념으로 확장하여 계산기에 입력합니다. 물론..

1.개요구독자 분의 질문에 따라 해당 문제의 풀이를 작성해보았습니다. 처음 문제를 접하면 단순한 보 문제처럼 보이지 않고, 원통형 탱크의 벽체 거동 자체를 어떻게 바라봐야 하는지에 대해 고민하게 되는 문제라고 생각합니다. 원통형 탱크나 압력용기 같은 쉘(shell) 구조물은 일반적인 보 구조물과는 다르게 얇은 곡면 구조가 하중을 전달하게 되며, 이상적인 경우에는 원주방향 및 축방향의 막응력(membrane stress)을 통해 효율적으로 힘을 전달합니다. 이러한 경우를 막지배(membrane dominated) 거동이라고 합니다.하지만 이번 문제에서는 상판과 하판이 매우 강체이며 벽체와 일체로 연결되어 있다는 조건이 존재합니다. 즉 벽체가 내부 수압에 의해 자유롭게 팽창하지 못하고 위아래에서 회전과 변형..

1.개요얼마 전 한 수강생으로부터 위 문제를 어떻게 풀어야 하는지 질문을 받았습니다.여러분은 위 문제를 보고 몇 초 안에 해결할 수 있다고 생각하시나요? 혹시 복잡한 평형방정식을 세워야겠다는 생각부터 들지는 않으셨나요? 또는 3차원 평형방정식을 다뤄야 한다는 부담감에 막막함을 느끼셨을 수도 있습니다. 아니면 각 평면에 투영하여 하나씩 평형방정식을 세우는 접근을 떠올리셨을 수도 있습니다.하지만 사실 위 문제는 가상변위의 법칙을 활용하면 단 한 줄로 끝낼 수 있는 문제입니다. 실제로 풀이에 필요한 시간도 약 30초 정도에 불과하며, 본질적으로 복잡한 문제가 아닙니다.이처럼 간단한 문제 해결의 실마리는 결국 가상변위의 법칙에 있습니다. 저는 그동안 수강생들에게 가상변위의 법칙과 영향선을 서로 연결하여 이해할 ..

1.개요요즘 제 수업을 듣는 학생들이 처짐을 쉽고 빠르게 구하는 방법에 대해 많은 질문을 하고 있습니다.대부분의 수험생들은 그동안 공액보법이나 에너지법에 지나치게 익숙해져 있다 보니, 처짐을 단순한 더하기와 빼기 수준의 직관적인 접근으로 해결하는 방식에는 오히려 익숙하지 않은 경우가 많습니다. 물론 공액보법과 에너지법은 매우 강력한 도구이며, 강사 입장에서도 체계적으로 설명하기 편한 방법입니다. 특히 에너지법은 처짐 문제에서 거의 만능에 가까운 풀이법이라 할 수 있습니다. 공학용 계산기를 사용할 수 있는 환경이라면 부정정력은 물론 처짐과 같은 물성치도 적절한 스킬을 통해 빠르게 산정할 수 있습니다.하지만 문제는 손계산입니다. 저는 에너지법을 손적분으로 풀어야 하는 상황에서, 특히 두 개 이상의 항으로 이..

1.개요위 그림에서의 핵심은 C점의 수직 변위를 구하는 것입니다.과거 학부 시절 구조역학에서 유사한 유형을 접한 적이 있지만, 당시 문제는 부정정 구조물이었던 반면, 본 문제는 정정 구조물이라는 점에서 훨씬 단순하게 접근할 수 있습니다.풀이 방법은 다양하게 존재하지만, 본 포스팅에서는 변위법의 장점을 적절히 결합하여 빠르고 효율적으로 해결하는 하나의 스킬을 소개하고자 합니다.겉보기에는 복잡해 보일 수 있으나, 문제의 구조를 정확히 파악하면 매우 간결하게 정리할 수 있습니다.핵심 아이디어는 다음과 같습니다.만약 B점에서 수직 변위가 발생하지 않는다고 가정하면, 해당 구조물은 단순보의 처짐 문제로 환원하여 쉽게 해석할 수 있습니다. 그러나 실제로는 B점에 수직 변위가 존재하며, 이로 인해 C점에는 종속 변위..

“바로 풀린다” 리스트 (문제당 30초 내외)1 (처짐각법), 2 (처짐각법+모멘트 분배), 3 (모멘트-회전각 관계 유연도법)4 (우력 + 휨모멘트), 5번 (순수 휨, 경계조건 적용), 6번(등가절점하중, 병렬연결)7 (모멘트, 곡률, 곡률반지름), 9 (부정정차수), 10 (최대 모멘트 + 휨응력), 11 (축부재+가상변위법칙), 12(포아송비, 전단계수), 13 (모멘트, 곡률반경)14 (강체 좌굴, 가상변위의 법칙 ), 15 (압력용기 공식 기본), 16 (강체좌굴, 가상변위의 법칙)17 (등가절점하중), 18 (모멘트, 곡률)“시간이 걸리지만 풀만하다” 또는 "조금 더 생각하면 쉽게 풀린다" 리스트8 (직접강도법) : 직접강도법이 다소생소할 수 있으나, 이와 별개로 강성도의 정의를 알고 보기 ..

1.개요캔틸레버 변단면 문제에 이어, 이번에는 한 단계 더 나아간 형태의 변단면 문제를 출제해보았습니다.풀이를 확인하기에 앞서, 반드시 스스로의 방법으로 한 번 고민해보시기를 권장드립니다. 자신의 해법을 점검하고, 이후 타인의 풀이를 비교·분석하여 그 중 필요한 부분만 취사선택하는 과정이 결국 ‘나만의 풀이’를 만드는 핵심입니다. 단순히 남의 풀이를 그대로 받아들이는 것은 실력 향상에 큰 도움이 되지 않습니다.이번 문제는 기존 캔틸레버 구조물이 아닌, 단순보에서의 변단면 응용 문제입니다. 실제 하프 모의고사로 출제했을 당시, 많은 수강생들이 처음에는 ‘이게 과연 손으로 빠르게 풀 수 있는 문제인가’라는 의문을 가졌습니다. 그러나 처짐각법을 일관된 관점으로 적용하는 방법을 익힌 이후에는, 오히려 직관적으로..