보 요소 - beam element

기술용어통 반디통 용어집

(beam)는 길이가 상대적으로 긴 사각단면 구조물에 대한 수학적인 모델을 의미하는 추상적인 구조물(abstract structure)이다. 보나 기둥(column)은 기하학적인 측면에서 단면에 비해 길이가 상대적으로 긴 가느다란 부재이다. 하지만 외부에서 가해지는 하중이 축 방향인 경우를 기둥이라고 하고 그렇지 않은 경우를 보로 구분하고 있다. 보와 같은 부재의 거동을 모사하기 위한 수학적 표현, 또한 수학적 이론 그리고 이 이론에 따라 만들어 진 유한요소(finite element)에는 몇 가지 유형이 있다.

우선 차원(dimension)에 따라 1차원, 2차원 그리고 3차원 보요소로 나뉜다. 요소의 형상은 공통적으로 직선이지만 보 요소의 각 절점(node)이 가지는 자유도(degree of freedom)는 각기 다르다. 3차원 보 요소는 한 절점에서 세 직교 방향으로의 병진 자유도를 가지는 반면, 2차원 보 요소는 한 절점에서 보의 축 방향과 하중작용 방향으로의 병진 자유도만이 정의되어 있다. 한편, 1차원 보 요소의 경우에는 하중 방향으로의 횡 전단변형률(transverse shear strain)을 반영하느냐 그렇지 않느냐에 따라 구분된다. 이 것을 무시하게 되면 가장 단순한 오일러 보(Euler beam) 요소가 되는데, 이 경우에는 한 절점에서 보의 처짐만이 자유도로 정의된다.

횡 전단변형률을 포함한 경우가 티모센코 보(Timoshenko beam) 요소로서, 한 절점에서 보의 처짐과 기울기를 자유도로 가진다. 보 요소는 요소와 요소 사이에서 부재의 기울기가 연속적이지 않은 봉 요소(rod element)와는 확연히 구분된다.

. C240

기술용어통 자유도 유한요소 category-cae 절점 봉요소 보 요소 오일러보 티모센코보 beam element

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