구조 엔지니어링에서 압축 축 하중을 받는 기둥의 안정성은 좌굴로 설명되는 중요한 고려 사항입니다. 일반적인 예로는 양쪽 끝이 핀으로 연결되어 있고 한쪽 끝에서 중심 축 하중 F를 받고 다른 쪽 끝에서는 반력 F' = -F를 받는 기둥 PQ가 있습니다. 여기서, 작용하중이 임계하중을 초과하면 시스템이 불안정해지면서 좌굴이 발생한다는 것을 이해하는 것이 중요합니다.
임계 하중을 계산하려면 기둥 PQ를 수직 보로 생각해 보세요. 보의 탄성 곡선에 있는 점 O를 생각해 보세요. 자유 끝 P에서 거리 x만큼 떨어져 있습니다. 하중이 가해지면 점 O는 원래 수직 위치에서 거리 y만큼 편향됩니다. 이 시점에서 점 O의 굽힘 모멘트는 x에 대한 편향 y의 2차 도함수로 설명할 수 있으며 이는 응력 하에서 빔의 동작을 이해하는 방향의 피벗을 상징합니다.
여기서 f는 다음과 같이 정의됩니다.
이 방정식에는 사인 및 코사인 항을 갖는 일반 해가 있습니다. 시스템의 경계 값은 해의 계수를 제공합니다.
이 솔루션에서는 사인항이 0이어야 임계 부하에 대한 표현을 제공할 수 있습니다. 이 식은 오일러의 공식으로 알려져 있습니다.
오일러 공식을 다시 미분 방정식에 대입하면 좌굴 후 기둥의 탄성 곡선에 대한 식이 제공됩니다.
여기서 오일러의 공식은 하중이 가해지기 전에 기둥이 완벽하게 직선이고, 균질하며, 등방성이고, 축방향 하중이 수직축을 따라 완벽하게 적용된다는 가정에서 파생된다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.
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