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강재 중공축이 25kNㆍm의 토크를 전달한다. 중공축의 길이가 3m이고… | [용접기사 필기] 14년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[용접기사 필기] 14년 1회차
강재 중공축이 25kNㆍm의 토크를 전달한다. 중공축의 길이가 3m이고, 허용전단응력이 90MPa이며, 축의 비틀림각이 2.5°를 넘지 않아야 할 때, 축의 최소 외경과 내경을 구하면 각각 약 몇 mm인가? 9단, 전단탄성계수는 85GPa이다.)
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146, 124
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해설

비틀림각 조건 θ=TLGIp≤2.5∘\theta = \dfrac{TL}{G I_p} \le 2.5^\circ에서 Ip≥25×103×385×109×0.0436=2.02×10−5 m4I_p \ge \dfrac{25 \times 10^3 \times 3}{85 \times 10^9 \times 0.0436} = 2.02 \times 10^{-5}\,\mathrm{m^4}가 필요하다.

외경 146mm, 내경 124mm이면 Ip=π(0.1464−0.1244)32=2.14×10−5 m4I_p = \dfrac{\pi(0.146^4 - 0.124^4)}{32} = 2.14 \times 10^{-5}\,\mathrm{m^4}로 이를 만족하고, 이때 τ=T(do/2)Ip≈85 MPa < 90 MPa\tau = \dfrac{T(d_o/2)}{I_p} \approx 85\,\mathrm{MPa}\ \lt\ 90\,\mathrm{MPa}로 강도 조건도 통과한다.

나머지 보기는 IpI_p가 작아 비틀림각 조건에서 탈락한다.

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