(beam) ,
, .
(Bending), (Torsion),
(Tension), (Compression) .
,
. I
XI
Y,
J
. ,
. - (Euler-Bernoulli beam)
. (Saint-Venant)
. (thin-walled beam)
(warping) .
. KSec2D
. ,
. (warping displacement)
3D .
2.1 Fig 1
(reference axis) (tension center) (shear modulus weighted centroid),
(shear center) .
(centroid) .
1 (area
moment of inertia) .
2 2
, ,
Y Z YZ
A A A
I = òò z d A I = òò y d A I = òò yzd A (1)
� $ � $ �
2 2
, ,
Y Z YZ
A A A
I = òò z d A I = òò y d A I = òò yzd A
$ $ $ $ $
(2)
, Ī
Y, Ī
Z, Ī
YZ,
Î
Y, Î
Z, Î
YZ. Ā, Â
. ȳ, z̄
ŷ, ẑ
. (1), (2) .
. (Trefftz) .
(
xy xy xz xz) 0
A A
t t dA dA
dy dz
w w
t + t = é ê æ ç ¶ ö ÷ t + æ ç ¶ ö ÷ t ù ú =
è ø
ê è ø ú
ë û
òò òò (3)
xy
,
xzt G z t G y
dy dz
w w
q æ ¶ ö q æ ¶ ö
= ç è - ÷ ø = ç è + ÷ ø (4)
t
xyt
xz(torsional shear
stress) t
xyt
xz(flexural shear stress), q ω
(out-of-plane warping function) . (Saint-Venant)
P .
( , ), ,
x y z
u = qw y z u = zx u q = yx q (5)
x .
(3) -
.
0,
y0, 0
x z
x y z
u u u
x y z
e = ¶ = e = ¶ = e = ¶ =
¶ ¶ ¶ (6)
y x
xy
x xz z
z y yz
u u z
x y y
u
u y
x z z
u u
y z
g q w
g q w
g
¶ ¶ æ ¶ ö
= ¶ + ¶ = ç è - + ¶ ÷ ø
¶
¶ æ ¶ ö
= ¶ + ¶ = ç è - + ¶ ÷ ø
¶ ¶
= +
¶ ¶
(7)
(4) (5) (torque)
.
( )
� �
A
A
T G y z dA
G y y z z dA
z y
GJ GJ
q t t
w w
q
q f
= -
é æ ¶ ö æ ¶ ö ù
= ê ê ë ç è ¶ + ÷ ø - ç è ¶ - ÷ ø ú ú û
= =
òò
òò (8)
Ĵ (torsional constant) .
�
A
d d
J y y z z dA
dz dy
w w
é æ ö æ ö ù
= ê ç + ÷ - ç - ÷ ú
è ø
ê è ø ú
ë û
òò (9)
.
2
Y r Y r
A
EI = E I = E òò z d A (10)
2
Z r Z r
A
EI = E I = E òò y d A (11)
YZ r YZ r
A
EI = E I = E òò yzd A (12)
� $ �
ˆ ˆ
r r
ˆ
Y ZA
GJ G J G I I z y d A
y z
w w
é æ ¶ ¶ ö ù
= = ê ê ë + - òò ç è $ ¶ - ¶ ÷ ø ú ú û (13)
2.2.
(DAE31) . I
. ,
90
o, 45
o.
Fig 2 ,
. 2 mm 2 mm
12 mm t
.
. 1 m
,
.
Z
Y Z
Y R
R T.C
S.M.W.C y
z
ˆy ˆz
ysc S.C zsc
Y Z
Yˆ Zˆ
T.C : Tension center
S.M.W.C : Shear modulus weighted centroid S.C : Shear center (ysc, zsc)
R: Reference axes