농업기계기사

2004년08월08일 13번

[재료역학]
길이 90 cm, 지름 8 cm의 외팔보의 자유단에 2 kN의 집중하중이 작용하는 동시에 150 N・m의 비틀림 모멘트도 작용할때 외팔보에 작용하는 최대 전단응력은 몇 MPa 인가?

  • ① 15
  • ② 16
  • ③ 17
  • ④ 18
(정답률: 알수없음)

문제 해설

외팔보의 단면적을 구해야 한다. 외팔보의 단면적은 πr²이다. 여기서 r은 지름의 절반인 4cm이다. 따라서 단면적은 π(4cm)² = 16π cm²이다.

집중하중과 비틀림 모멘트가 작용하면서 최대 전단응력이 발생한다. 최대 전단응력은 τmax = (3/2)F/A + (3/2)Mmax/Wp이다. 여기서 F는 집중하중, A는 단면적, Mmax는 비틀림 모멘트, Wp는 평면적 중립축 거리이다.

F = 2 kN = 2000 N
Mmax = 150 N·m
Wp = r = 4 cm
A = 16π cm²

τmax = (3/2)(2000 N)/(16π cm²) + (3/2)(150 N·m)/(16π cm²)(4 cm)
≈ 18 MPa

따라서 정답은 "18"이다.
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