[기계설계기사 필기] 17년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

공칭응력(nominal stress : σ)과 진응력(true stress : σ) 사이의 관계식으로 옳은 것은? (단, ε은 공칭변형율(nominal strain), ε는 진변형율(true strain)이다.)

σt = σn(1+εt)

σt = σn(1+εn)

σt = ln(1+σn)

σt = ln(σn+εn)

그림과 같은 일단고정 타단지지보의 중앙에 P=4800N의 하중이 작용하면 지지점의 반력(R)은 약 몇 kN인가?

3.2

2.6

1.5

1.2

그림과 같은 직사각형 단면을 갖는 단순지지보에 3kN/m의 균일 분포하중과 축방향으로 50kN의 인장력이 작용할 때 단면에 발생하는 최대 인장 응력은 약 몇 MPa인가?

0.67

3.33

4

7.33

두께가 1㎝, 지름 25㎝의 원통형 보일러에 내압이 작용하고 있을 때, 면내 최대 전단응력이 -62.5MPa이었다면 내압 P는 몇 MPa인가?

5

10

15

20

원통형 보일러의 내압에 의한 면내 응력은 원주방향 응력과 축방향 응력이 발생하며, 이 두 응력으로부터 면내 최대 전단응력이 결정된다.
원통형 용기에서 원주방향 응력은 $\sigma_\theta = \frac{Pr}{t}$, 축방향 응력은 $\sigma_z = \frac{Pr}{2t}$이다.
주응력은 $\sigma_1 = \sigma_\theta = \frac{Pr}{t}$, $\sigma_2 = \sigma_z = \frac{Pr}{2t}$, $\sigma_3 = 0$이고, 면내 최대 전단응력은
$\tau_{max} = \frac{\sigma_1 - \sigma_2}{2} = \frac{\sigma_\theta - \sigma_z}{2}$이다.
주어진 값을 대입하면:
$\tau_{max} = \frac{1}{2}\left(\frac{Pr}{t} - \frac{Pr}{2t}\right) = \frac{1}{2} \cdot \frac{Pr}{2t} = \frac{Pr}{4t}$
절댓값 62.5 MPa를 사용하여 $62.5 = \frac{P \times 12.5}{4 \times 1}$을 풀면
$62.5 = \frac{12.5P}{4}$, $250 = 12.5P$, $P = 20$ MPa이다.

그림과 같은 부정정보의 전 길이에 균일 분포하중이 작용할 때 전단력이 0이 되고 최대굽힘모멘트가 작용하는 단면은 B단에서 얼마나 떨어져 있는가?

일단고정 타단지지보(A: 고정, B: 단순지지)에 등분포하중이 작용할 때, B단의 반력은 R_B = 3wl/8이다. B에서 x만큼 떨어진 단면의 전단력은 $V(x) = R_B - wx$이며, 이를 0으로 놓으면 $\dfrac{3wl}{8} - wx = 0$에서 x = 3l/8이 된다. 이 지점에서 전단력이 0이 되어 최대 굽힘모멘트가 발생하므로, B단에서 3l/8 떨어진 단면이 정답이다.

그림과 같은 단순보에서 전단력이 0이 되는 위치는 A지점에서 몇 m 거리에 있는가?

4.8

5.8

6.8

7.8

다음 막대의 z방향으로 80kN의 인장력이 작용할 때 x 방향의 변형량은 몇 ㎛인가? (단, 탄성계수 E=200 GPa, 포아송 비 v=0.32, 막대크기 x=100㎜, y=50㎜, z=1.5m 이다.)

2.56

25.6

-2.56

-25.6

그림과 같은 단순보(단면 8㎝ x 6㎝)에 작용하는 최대 전단응력은 몇 kPa인가?

315

630

945

1260

길이 15m, 봉의 지름 10㎜인 강봉에 P=8kN을 작용시킬 때 이 봉의 길이방향 변형량은 약 몇 ㎝인가? (단, 이 재료의 세로탄성계수는 210GPa이다.)

0.52

0.64

0.73

0.85

그림과 같이 강선이 천정에 매달려 100kN의 무게를 지탱하고 있을 때, AC 강선이 받고 있는 힘은 약 몇 kN 인가?

30

40

50

60

직경 d, 길이 ℓ인 봉의 양단을 고정하고 단면 m-n 의 위치에 비틀림모멘트 T를 작용시킬 때 봉의 A부분에 작용하는 비틀림모멘트는?

그림과 같은 직사각형 단면의 보에 P=4kN의 하중이 10° 경사진 방향으로 작용한다. A점에서의 길이 방향의 수직응력을 구하면 약 몇 MPa인가?

3.89

5.67

0.79

7.46

그림과 같이 단순화한 길이 1m의 차축 중심에 집중하중 100kN이 작용하고, 100rpm으로 400㎾의 동력을 전달할 때 필요한 차축의 지름은 최소 몇 ㎝인가? (단, 축의 허용 굽힘응력은 85MPa로 한다.)

4.1

8.1

12.3

16.3

그림과 같이 한변의 길이가 d인 정사각형 단면의 Z-Z 축에 관한 단면계수는?

오일러의 좌굴 응력에 대한 설명으로 틀린 것은?

단면의 회전반경의 제곱에 비례한다.

길이의 제곱에 반비례한다.

세장비의 제곱에 비례한다.

탄성계수에 비례한다.

동일한 전단력이 작용할 때 원형 단면 보의 지름을 d에서 3d로 하면 최대 전단응력의 크기는? (단, τmax는 지름이 d일 때의 최대전단응력이다.)

9τmax

3τmax

세로탄성계수가 210GPa인 재료에 200MPa의 인장응력을 가했을 때 재료 내부에 저장되는 단위 체적당 탄성변형에너지는 약 몇 Nㆍｍ/m3인가?

95.238

95238

18.538

185380

그림과 같이 전체 길이가 3Ｌ인 외팔보에 하중 P가 B점과 C점에 작용할 때 자유단 B에서의 처짐량은? (단, 보의 굽힘강성 EI는 일정하고, 자중은 무시한다.)

정사각형의 단면을 가진 기둥에 P= 80kN의 압축하중이 작용할 때 6MPa의 압축응력이 발생하였다면 단면의 한 변의 길이는 몇 ㎝인가?

11.5

15.4

20.1

23.1

J를 극단면 2차 모멘트, G를 전단탄성계수, ℓ을 축의 길이, T를 비틀림모멘트라 할 때 비틀림각을 나타내는 식은?

ℓ/GT

TJ/Gℓ

Jℓ/GT

Tℓ/GJ

일반적으로 화학적 가공공정 순서가 가장 적절한 것은?

청정 - 마스킹(masking) - 에칭(etching) - 피막제거 - 수세

청정 - 수세 - 마스킹(masking) - 피막제거 - 에칭(etching)

마스킹(masking) - 에칭(etching) - 피막제거 -청정 - 수세

에칭(etching) - 마스킹(masking) - 청정 - 피막제거 - 수세

다음 중 각도 측정 게이지가 아닌 것은?

하이트 게이지

오토 콜리메이터

수준기

사인바

다음 중 목형제작 시 주형이 손상되지 않고 목형을 주형으로부터 뽑아내기 위한 것은?

코어 상자

다웰 핀

목형 구배

코어

연삭숫돌에서 눈메움(loading)의 발생 원인으로 가장 거리가 먼 것은?

연삭숫돌 입도가 너무 적거나 연삭 깊이가 클 경우

숫돌의 조직이 너무 치밀한 경우

연한 금속을 연삭할 경우

숫돌의 원주 속도가 너무 클 경우

다음 중 심냉 처리의 목적으로 가장 적절한 것은?

잔류 오스테나이트를 마르텐자이트화 시키는 것

잔류 마르텐자이트를 오스테나이트화 시키는 것

잔류 펄라이트를 오스테나이트화 시키는 것

잔류 솔바이트를 마르텐자이트화 시키는 것

절삭공구로 공작물을 가공 시 유동형 칩이 발생하는 조건으로 틀린 것은?

절삭깊이가 클 때

연성재료를 가공할 때

경사각이 클 때

절삭속도가 빠를 때

주물을 제작할 때 생사형 주형의 경우, 주물중량 500kg, 주물의 두께에 따른 계수를 2.2라 할 때 주입시간은 약 몇 초인가?

33.8

49.2

52.8

56.4

공작기계의 회전 속도열에서 다음 중 가장 많이 사용되는 것은?

등차급수 속도열

등비급수 속도열

대수급수 속도열

조화급수 속도열

주철을 저속으로 절삭할 때 나타나는 것으로 순간적인 균열이 발생하여 생기는 칩의 형태는?

유동형(flow type)

전단형(shear type)

열단형(tear type)

균열형(crack type)

다음 연삭숫돌의 표시방식에서 V가 나타내는 것은?

무기질 입도

무기질 결합제

유기질 입도

유기질 결합제

두께 2mm의 연강판에 지름 20mm의 구멍을 뚫을 때 필요한 전단력의 크기는 약 몇 kN인가? (단, 판의 전단저항은 250N/mm2)

18.24

26.87

31.42

42.55

가공의 영향으로 생긴 스트레인이나 내부 응력을 제거하고 미세한 표준조직으로 기계적 성질을 향상 시키는 열처리법은?

소프트닝

보로나이징

하드 페이싱

노멀라이징

다음 중 연삭입자를 사용하지 않는 가공법은?

버핑

호닝

버니싱

래핑

테르밋 용접(thermit welding)에 대한 설명으로 옳은 것은?

피복 아크 용접법 중의 한가지 방법이다.

산화철과 알루미늄의 반응열을 이용한 방법이다.

원자수소의 발열을 이용한 방법이다.

액체산소를 사용한 가스용접법의 일종이다.

다음 중 고속회전 및 정밀한 이송기구를 갖추고 있으며, 다이아몬드 또는 초경합금의 절삭공구로 가공하는 보링 머신으로 정밀도가 높고 표면거칠기가 우수한 내연기관 실린더나 베어링 면을 가공하기에 가장 적합한 것은?

보통 보링 머신

코어 보링 머신

정밀 보링 머신

드릴 보링 머신

진공 중에서 용접하는 방법으로 일반 금속의 접합뿐만 아니라 내화성 금속, 매우 산화되기 쉬운 금속에 적합한 용접법은?

레이저용접

전자빔용접

초음파용접

TIG용접

다음 중 보석, 유리, 자기 등을 정밀 가공하는데 가장 적합한 가공 방법은?

전해 연삭

방전 가공

전해 연마

초음파 가공

일반적으로 봉재의 지름이나 판재의 두께를 측정하는 게이지는?

와이어 게이지

틈새게이지

반지름 게이지

센터 게이지

숏피닝(shot peening)에 대한 설명으로 틀린 것은?

숏피닝은 얇은 공작물일수록 효과가 크다.

가공물 표면에 작은 헤머와 같은 작용을 하는 형태로 일종의 열간 가공법이다.

가공물 표면에 가공경화 된 잔류압축응력측이 형성된다.

반복하중에 대한 피로파괴에 큰 저항을 갖고 있기 때문에 각종 스프링에 널리 이용된다.

다음 중 냉간 가공의 특징이 아닌 것은?

결정 조직의 미세화 효과가 있다.

정밀한 가공으로 치수가 정확하다.

가공면이 깨끗하고 아름답다.

강도증가와 같은 기계적 성질을 개선할 수 있다.

허용전단응력 20.60MPa인 축에 회전수 200rpm으로 7.36kW의 동력을 전달한다. 이 축의 지름은 약 몇 mm 이상이어야 하는가?

39.5

44.3

48.7

55.6

표준 스퍼 기어에서 모듈을 m이라고 하면 지름피치 P 를 구하는 식으로 옳은 것은?

Pd=25.4m

Pd=πm

전달동력 2kW, 회전수 250rpm, 축 지름 30mm, 보스의 길이(=키의 길이) 40mm, 키의 허용전단응력 19.6N/mm2 일 때 키의 폭 b는 약 몇 mm 이상으로 설계해야 하는가?

3.5

4.5

5.5

6.5

베어링 번호 6310의 단열 깊은 홈 볼 베어링에 30000시간의 수명을 주려고 한다. 한계 속도지수(dN)=200000[mm ㆍ rpm]이라면, 이 베어링의 최고사용 회전수에 있어서의 베어링 하중은 약 몇 N인가? (단, 이 베어링의 기본 동정격하중은 48kN이다.)

1328.32

1814.20

2485.79

3342.27

2개의 키를 조합하여 축의 키 홈에 때려 박을 수 있도록 그 단면을 직사각형으로 만든키로서 면압력만을 받기 때문에 일반적으로 묻힘키보다 큰 토크를 전달할 수 있는 키(key)는?

반달키

납작키

안장키

접선키

지름 8mm의 스프링 강으로 코일의 평균 지름 80mm, 스프링상수 10N/mm의 코일 스프링을 만들려고 하면 유효 감김수는 약 얼마인가? (단, 선재의 전단탄성계수 80GPa이다.)

10

8

6

4

볼트의 허용전단응력이 40MPa이고, 6개의 볼트로 체결된 플랜지 커플링에 2.6kNㆍm의 토크가 작용하고 있다. 볼트 조립부의 피치원 지름은 160mm일 때 볼트 골지름은 약 몇 mm이상이어야 하는가?

8.4

10.8

13.2

16.9

강판의 두께 12mm, 리벳 구멍의 지름 16mm로 하여 1줄 겹치기 이음으로 할 때 리벳의 전단하중과 판의 인장하중이 같을 경우 피치는 약 몇 mm인가? (단, 강판의 발생하는 인장응력은 40 MPa, 리벳에 발생하는 전단응력은 32 MPa이다. 또한 리벳 지름은 리벳 구멍의 지름과 같다고 본다.)

24.5

29.4

33.6

42.7

브레이크에서 접촉면압력을 q, 드럼의 원주속도를 v, 마찰계수를 μ라 할 때, 브레이크 용량(brake capacity)을 나타내는 식은?

μqv

μq/v

qv/μ

μ/qv

관의 안지름을 D [㎝], 평균유속을 v [m/s]라 하면 평균유량 Q [m3/s]은?

D2v

πD2v

πD2v/400

πD2v/40000

피아노선재의 조직으로 가장 적당한 것은?

페라이트(ferrite)

소르바이트(sorbite)

오스테나이트(austenite)

마텐자이트(martensite)

마텐자이트(martensite) 변태의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

마텐자이트는 고용체의 단일상이다.

마텐자이트 변태는 확산 변태이다.

마텐자이트 변태는 협동적 원자운동에 의한 변태이다.

마텐자이트의 결정 내에는 격자결함이 존재한다.

빗금으로 표시한 입방격자면의 밀러지수는?

(100)

(010)

(110)

(111)

6:4황동에 Pb을 약 1.5 ~ 3.0%를 첨가한 합금으로 정밀가공을 필요로 하는 부품 등에 사용되는 합금은?

쾌삭황동

강력황동

델타메탈

애드미럴티 황동

순철(α-Fe)의 자기변태 온도는 약 몇℃ 인가?

210℃

768℃

910℃

1410℃

고속도 공구강재를 나타내는 한국산업표준 기호로 옳은 것은?

SM20C

STC

STD

SKH

스테인리스강을 조직에 따라 분류한 것 중 틀린 것은?

페라이트계

마텐자이트계

시멘타이트계

오스테나이트계

황동 가공재 특히 관 ㆍ 봉 등에서 잔류응력에 기인하여 균열이 발생하는 현상은?

자연균열

시효경화

탈아연부식

저온풀림경화

경도가 매우 큰 담금질한 강에 적당한 강인성을 부여할 목적으로 A1 변태점 이하의 일정온도로 가열 조작하는 열처리법은?

퀜칭(quenching)

템퍼링(tempering)

노멀라이징(normalizing)

마퀜칭(marquenching)

Fe-C 평형상태도에서 나타나는 철강의 기본조직이 아닌 것은?

페라이트

펄라이트

시멘타이트

마텐자이트

좌표계 1에서 (-1, 0, 3)으로 정의되는 점이 좌표계 2로 이동되었을 때의 좌표값은? (단, 좌표계 1의 원점은 좌표계 2에서 (0, -2, 4)로 표시되며 두 좌표계는 평행이동의 관계에 있다.)

(-1, -2, 4)

(4, 0, -1)

(-2, 2, 4)

(-1, 2, -1)

다음 중 숨은선 및 숨은면을 화면상에서 나타나지 않도록 제거하는 방법에 속하지 않는 것은?

후향면 제거 알고리즘

z-버퍼 방법

화가 알고리즘

레빈슨 알고리즘

STEP에서 부품의 기하 정보를 나타내는 데이터 항목이 아닌 것은?

형상 모델 스키마

구성 모델 스키마

위상 스키마

기하 스키마

다음 곡면들 중 곡면 생성 방법이 나머지 세가지와 근본적으로 다른 하나는?

B-스플라인 곡면

Bezier 곡면

NURBS 곡면

Coon's 곡면

서로 다른 컴퓨터 이용 제도시스템에서 생성된 도면 데이터를 교환하는 수단으로서 옳지 않은 것은?

ASCII

IGES

DXF

STEP

와이어프레임(wireframe) 모델링의 일반적인 특징이 아닌 것은?

point와 line으로 형상을 표현한다.

자료구조가 상대적으로 단순하다.

형상의 내/외부 판별이 가능하다.

3차원 형상 표현이 명확하지 않을 수 있다.

3차원 컴퓨터 그래픽에서 모델 좌표계에 정의한 그래픽 요소를 장치 좌표계로 변환하여 그릴 때의 변환 행렬 순서로 옳은 것은?

시각 변환 → 모델 변환 →투영 변환

모델 변환 → 시각 변환 → 투영 변환

투영 변환 → 시각 변환 → 모델 변환

모델 변환 → 투영 변환 → 시각 변환

다음 B-spline 곡선에 대한 내용 중 ( )안의 알맞은 말로 짝지어진 것은?

A: 같고, B: 비주기적

A: 같고, B: 주기적

A: 다르고, B: 주기적

A: 다르고, B: 비주기적

3차원 모델링 방법 중 3차원 기본 형상(primitives)을 불리언 연산(Boolean operation)에 의해서 형상을 완성시키며 그 과정을 기록하여 모델을 표현하는 기법을 무엇이라고 하는가?

Wire frame model 법

Boundary representation 법

Constructive solid geometry 법

Surface model 법

다음 중 파라메트릭 모델링의 일반적 특징이 아닌 것은?

도형에 대하여 구속조건의 부여가 가능하다.

치수 조건 수정만으로 쉽게 형상을 바꿀 수 있다.

불리언(Boolean) 작업에 의해서 주로 수행된다.

유사한 형상들의 모델링에 유용하다.

기계요소에 대한 설명 중 옳은 것은?

1점을 중심으로 일정 각도로 요동운동을 하는 것을 레버(lever)라고 한다.

1점의 주위를 회전운동 하는 것을 슬라이더(slider)라 한다.

2점 주위를 직선운동 하는 것을 크랭크(crank)라 한다.

나사 대우(pair)는 회전운동으로만 구성된다.

그림과 같이 평면 운동하는 5개의 링크로 된 연쇄에서 순간 중심의 수는 몇 개인가?

5

10

15

20

어떤 물체를 정지 상태로부터 20000rpm까지 상승시키는데 5분이 소요된다고 한다. 일정한 각가속도로 상승한다고 볼 때 각가속도는 약 몇 rad/s 인가?

31

23

14

7

평벨트 풀리 림의 중앙부를 높게 만들어 주는 가장 큰 이유는?

벨트가 풀리에서 이탈하는 것을 방지하기 위하여

벨트를 걸기에 편리하도록 하기 위하여

벨트를 상하지 않게 하기 위하여

주조할 때 편리하기 위하여

평 기어와 비교하여 헬리컬 기어에 발생하는 단점은?

기어의 물림 길이가 작다.

소음이 크게 발생된다.

동력 전달 효율이 떨어진다.

축 방향으로 스러스트가 발생한다.

그림과 같이 평판 A 위에서 평면 운동을 하는 B 물체의 자유도는?

1

2

3

4

기계를 구성하고 있는 부분에서 서로 한정된 상대운동을 할 수 있는 기계구성요소의 조합관계를 대우(pair)라고 한다. 다음 중 대우의 예가 아닌 것은?

볼트와 너트

핀과 키

축과 베어링

한 쌍의 기어

그림과 같이 장축이 2a, 단축이 2b 인 타원형 마찰차 2개가 구름접촉에 의해 회전력을 전달하고 있다. 여기서 A마찰차가 일정한 각속도로 회전한다고 볼 때 B마찰차의 최대 회전비값(B의 최대각속도/A이 평균각속도)은? (단, 회전축간 거리는 2a이다.)

기어에서 이의 간섭을 막기 위한 방법으로 틀린 것은?

이의 높이를 낮게 한다.

전위기어로 제작한다.

잇수비를 크게 한다.

압력각을 크게 한다.

캠(cam)의 종류 중 평면 캠에 속하지 않는 것은?

plate cam

face cam

translation cam

spherical cam