외부로부터
작용하는 영향을 가장 적절하게 해석방법으로 치환한 것을 하중조건이라 합니다. 하중입력시 하중의 크기와
방향이 매우 중요한데 주로 하중의 방향의 경우 대부분의 상용 프로그램들은
전체좌표계(Global Coordinate System)와 국부좌표계(Local Coordinate
System)로 입력이 가능하도록 되어있습니다. 또한 요소의 종류에 따라 입력할
수 있는 하중조건이 정해져있고 절점에 부여되는 하중조건과 요소에
부여되는 하중조건이 구분되어
있으므로 하중입력시 조건을 신중히 고려하여야 합니다.
가장 빈번하게 사용되는 하중데이타는 다음과 같습니다.
하중의 종류 |
비고 |
자중 |
입력된
요소의 자중 고려 |
집중하중 |
절점에
입력 |
보하중 |
보요소에
입력 |
압력하중 |
평면응력,
평면변형, 축대칭, 입체요소에 입력 |
포텐셜하중 |
판요소에
입력 |
프리스트레스하중 |
트러스
및 보요소에 입력 |
온도하중 |
|
각 하중조건에 대한 설명은 다음과
같습니다.
자중
대부분의 상용 유한요소 프로그램들의 경우,
자중은 입력된
요소의 부피와 비중량을 이용하기때문에
사용자가 별도의 작업이 필요없이 자중 팩터값만 입력하면 고려가
되도록 되어있습니다. 이때 팩터값과 작용방향을 신중히 고려하여야
합니다. 해석시에는 요소의 자중에 의해 유발되는 힘과 모멘트가
요소를 이루는 절점의 집중하중으로 부가되는 것으로 고려되어 계산을
수행합니다.
집중하중
집중하중은 임의 절점에 선택된 좌표계를 기준으로 6개의
자유도 방향에 대해 집중력 또는 집중모멘트 형태로 입력이 됩니다.
보하중
보하중(Beam Load)은 보요소상에 재하되는 집중하중 또는
분포성하중을 입력하는데
사용됩니다.
압력하중
주로 평면응력, 평면변형, 축대칭, 판, 입체요소의 변이나 면상에 단위면적당의 분포성
하중을 입력하는데 사용된다.
압력하중은 균일분포형태(Uniform Pressure)와 선형비균일분포형태(Linealy
Distributed Pressure)로 입력되며 프로그램 내부에서 등가의 절점력으로
치환되어 고려한다.
포텐셜하중
포텐셜하중은 유체의
위치에너지(Hydraulic Potential)에 따른 압력(Hydrostatic Pressure)을
판요소상에 입력하는데
사용된다.
포텐셜하중은 주어진 유체표면부터 해당요소의 연결절점까지의 거리에
유체의 비중을 곱하여 요소의 모서리절점에 등가의 집중력 형태로
입력되며 작용방향은 판요소의 요소좌표계 z축 방향으로 입력된다.
프리스트레스하중
프리스트레스하중(Prestressing Load)은 다음과 같은 2가지 용도로
사용된다.
1. 트러스요소에 Pre-compression이나 Pretension을 가할 경우이며,
Cable지지구조물에서 Cable에 Pretension을 가하는데 주로 사용된다.
2. 보요소에 Cable Drape를 통해서 프리스트레스하중을 가할 경우이다.
온도하중
열응력해석시 사용되며 온도변화하중(Temperature
Change Load)과 온도구배하중(Temperature Gradient Load)가 있으며
초기온도와 나중온도의 변화를 열변형율과 그에 따른 부재내력으로
치환하여 해석한다.
