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[Mechanics] 역학을 공부하면서

 

역학이라는 게 정말 중요하다고 주장한다.

기계 가공을 하는데 있어서도 재료를 결정할 수가 있다.

 

재료역학에서 가장 중요한 식은 응력에 관한 식이다.

 

1. 재료역학에서 중요한 식

 

 

 

 수직응력(Normal Stress)

전단응력(Shearing Stress)

 

 

수직응력과 전단응력에 관한 식이다. 식으로는 큰 차이를 느끼진 못 한다.

그래서 몇 가지 간단한 시뮬레이션을 주제를 잡고 진행하게 되었다.

 

다음은 안전계수(factor of safety ; S)에 관한 식이다.

 

 

 

 안전계수(factor of safety ; S)

 

안전계수를 정하는 것은 정말 중요한 일이다.

말 그대로 재료를 사용하는데 있어서 파괴 등이 일어나지 않고, 적정한 범위를 유지하려면 중요한 식이다.

 

아래의 코드는 하드코딩(Hard-Coding)으로 작성한 자바 프로그램 코드이다.

 

 

 /*
 * Created: 2018-05-29
 * Subject: Calculate.java
 * Author: Dodo
 */

 public class Calculate {
 
      private final double PI = 3.14159265359;
 
      public Calculate() {
 
      }
 
      public double generalArea(double dimension) {
             return ( PI / 4 ) * (dimension * dimension);
      }
 
      public Stress getStress(Stress value) {
   
             double weight = value.getWeight();
             double area = value.getArea();
             double stress = weight / area;
  
             value.setStress(stress);
             return value;
     }

     public double getSafety(Stress allow, Stress yield) {
  
             double safety = allow.getStress() / yield.getStress();
             return safety;
     }

}

 Calculate.java

 

 

 /*
  * Created: 2018-05-29
  * Subject: Stress.java
  * Author: Dodo
*/

public class Stress {
 
       private double stress;
       private double weight;
       private double area;

   

       public Stress() {
            this.stress = 0;
            this.weight = 0;
            this.area = 0;
       }
 
       public Stress(double stress, double weight, double area) {
            this.stress = stress;
            this.weight = weight;
            this.area = area;
       }

 

       public double getStress() {
            return stress;
       }
 
       public void setStress(double stress) {
            this.stress = stress;
       }
 
       public double getWeight() {
            return weight;
       }
 
       public void setWeight(double weight) {
            this.weight = weight;
       }
 
       public double getArea() {
            return area;
       }
 
       public void setArea(double area) {
            this.area = area;
       }
  
 } 

 Stress.java

 

 /*
 * Created: 2018-05-29
 * Subject: Program.java
 * Author: Dodo
*/

 

 import java.io.File;
 import java.io.FileWriter;

 public class Program {
 
       private static final int MAX = 10000;
 
       public static void main(String[] args) {
              experiment();
       }
 
       public static void experiment() {
   
              String txt = "테스트입니다!!" ;
              String fileName = "test11.txt" ;      
       
              int retval1 = -1;
              int retval2 = -1;

 

              try{
                   // 파일 객체 생성
                   File file = new File(fileName) ;

                   // true 지정시 파일의 기존 내용에 이어서 작성
                   FileWriter fw = new FileWriter(file, true) ;

                   // 계산
                   Calculate calculate = new Calculate();

                   int count = 1;
      
                   double weight = 10;
                   double area = 0;  
                   double dimension = 0;
       
                   double resultStress = 0;
                   double targetMin = 8.1;
                   double targetMax = 9.4;

           

                   String strTxt ;
      
                   strTxt = "count,weight,dimension,area,stress,result";
                   // 파일안에 문자열 쓰기

                   fw.write(strTxt);
                   fw.write("\r\n");
                   fw.flush();
      
                   for ( int i = 0; i < MAX; i++ ) {
       
                      weight = i;
       
                      for ( int j = 0; j < MAX; j++ ) {
        
                           dimension = j;
                           area = calculate.generalArea(dimension);
        
                           resultStress = weight / area;
         
                           strTxt = count + "," + weight + "," + dimension + "," + area + "," + resultStress + " ,실험";
                
                           retval1 = Double.compare (resultStress, targetMin);
                           retval2 = Double.compare(resultStress, targetMax);
        
                           if ( retval1 > 0 && retval2 < 0 ) {
                                  strTxt = count + "," + weight + "," + dimension + "," + area + "," + resultStress + " ,참";
                           } // end of if
        
                           // 파일안에 문자열 쓰기
                          fw.write(strTxt);
                          fw.write("\r\n");
                          fw.flush();
        
                          count++;
         
                   } // end of for
      
               } // end of for

               // 객체 닫기
               fw.close();

        }catch(Exception e){
               e.printStackTrace();
        } // try~catch
       
    }
 
}

 Program.java

 

내가 찾고자 하는 것은 다른 것이 아니었다.

 

double weight = 10;
double area = 0;  

double dimension = 0;
       
double resultStress = 0;
double targetMin = 8.1; // (MPa)
double targetMax = 9.4; // (MPa)

 

주어진 응력(Sigma_{Min})은 8.1MPa, 응력(Sigma_{Max})은 9.4MPa이다.

이 범위에 부합하는 임의의 W, A, D을 결정할 수 있는 수치의 값이 어떠한지를 나는 찾고 싶었다.

 

 

 

이러한 주제이다.

사람이 풀라고 하면 못 푸는 문제이다.

 

끝맺음) 역학은 물체에 힘이 작용할 때 현상을 공부하는 것이다.

 

이러한 기본적인 식 이외에도 무수히 식이 많다.

다 외우는 건 한계가 있으며, 역학을 재미있게 공부하는 것은 현상을 이해하는 것이 중요하다고 본다.

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