짧은 대답 : Castigliano는 대규모 복잡한 구조에서 몇 가지 주요 지점에서 신속하고 정확한 솔루션을 제공하는 반면 가상 작업은 다른 방식으로는 해결할 수없는 복잡한 시스템에 대한 대략적인 모델을 제공합니다.
Castigliano의 정리와 가상 작업은 동일한 수학 동전의 양면입니다. Castigliano의 Methods는 가상 작업보다 우선하지만 가상 작업의 기본 원칙을 시작합니다. 선형 분석을 통해 변위를 해결할 수있는 가상 작업의 절반을 더 단순하게 만들지 만 가상 작업을 사용하여 더 빨리 답변합니다. 가상 작업은 후반에 설명되어 있습니다. 여기서 우리는 선형 분석으로 변위를 해결할 수 없었습니다 (미분 방정식을 풀지 않고 많은 계수를 던지지 않음). 대신 가상 작업에 의존하여 경계 조건.
위에서 언급 한 바와 같이, 엔지니어들이 Castigliano의 방법에 사용하는 대부분의 응용 분야에서 주요 원리는 선형 탄성 빔 또는 트러스 이론 (이러한 구조에 대해 여러 측면에서 사용될 수 있음)에서 알려진 것을 사용하고 구조를 신속하게 해결하는 것입니다. 매우 이례적인 힘을받습니다. 힘에 대한 방정식 은 정적으로 결정된 구조의 많은 알려지지 않은 힘의 관점에서 작성된 다음 알려지지 않은 힘이 제거됩니다. 알려지지 않은 (또는 비정상적이지만 알려진) 힘 중 하나가 적용되고 선형 모형 및 표단일 힘에 사용되는 것은 구조물의 다양한 지점에서 실제 변위를 신속하게 알려줍니다. 단일 힘은 원래 힘의 뉴턴 당 반응 지점에서 500 뉴턴의 힘, 또는 5 뉴턴을 초래할 수 있습니다. 이것은 기록됩니다. 알 수없는 힘이 제거되고 새로운 힘이 추가되고 테스트됩니다. 이러한 반응과 힘이 모두 발견되면 Castigliano의 방법은 전체 하중 상태에 대한 최종 처짐이 무엇인지를 해결할 수 있으며, 이는 해결 된 하중 상태 표에서 찾을 수 없습니다. 이것은 탄성 지지대, 실제 시스템에서 발생하는 힘의 양에 따라 편향 지지대가있는 경우에 특히 유용합니다. 이 접근 방식의 유일한 한계는 테이블이 얼마나 자세하고 중첩의 원리입니다. 시스템이 중첩을 사용하여 처리 될 수있는 한,
가상 작업의 원리는이 원칙을 넘어 확장됩니다. 아이디어는 단순히 계수가 알려지지 않은 변위에 대한 방정식을 작성하는 것 입니다. 그것은 지배적 DE에 대한 해결책 일 수 있거나 완전히 부정확 할 수 있지만 모든 경계 조건을 해석 할 수 있어야합니다 (A 지점, 변위는 0 등). 빔의 경우, 변위 방정식의 2 차 미분을 취하면 모멘트 방정식이되고 전단 방정식의 세 번째 결과가 나타납니다. 플레이트 및 기타 연속체의 경우 변위는 변형 시간 길이입니다. 모든 응력 조건은 강성 텐서 로 쓸 수 있습니다전체 가상 작업을 원칙적으로 알 수없는 변위 방정식으로 간단히 표현할 수 있습니다. 따라서이 작업은 가상 시스템 (정적 시스템의 잠재적 에너지 또는 동적 시스템의 잠재적 에너지 및 운동 에너지의 합계)을 최소화하도록 알 수없는 계수를 간단히 해결하는 것입니다.
이것의 예는 유한 요소 해석에 사용 된 방정식과 함께 자주 주어지며, 여기서 보통의 쿼트 변위 방정식 대신에 입방 방정식이 변위에 사용됩니다. 회전에 대해 최대 2 자유도, 변위에 대해 2 자유도를 갖기 때문에 4 개의 알 수없는 계수 인 3 차 방정식 만 있으면됩니다. 이는 FEA가 분산 하중을 점 하중으로 분할하여 입방 방정식이 원래 quartic과 동일한 처짐을 갖도록해야한다는 것을 의미합니다. 이것이 단일 요소가 원래 quartic과 동일한 중간 스팬 편향을 나타내지 않게하는 원인입니다.
중첩이 없어도 강성 텐서가 변형과 관련된 응력의 변화를 설명하는 한 가상 작업의 원리가 여전히 적용됩니다. 이것은 강성 텐서 대신에 독립적 인 알 수없는 응력 방정식을 취할 수 있습니다 . 이러한 종류의 변형은 시스템의 수학적 모델을 만들어야하는 엔지니어에 의해 많은 분야에서 사용되며, 이는 사실상 모든 유한 요소 방법의 기초를 형성합니다. 요약하면, Castigliano는 대규모 복잡한 구조에서 몇 가지 주요 지점에서 신속하고 정확한 솔루션을 제공하는 반면 가상 작업은 해결할 수없는 복잡한 시스템에 대한 대략적인 모델을 제공합니다.