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1[9급 국가직 응용역학개론] 09년 1회차
다음 그림과 같이 직경 100mm, 길이 10m인 균일단면 원형봉의 B단에 비틀림 모멘트 20 kNㆍ0m가 작용하고 있다. 지점 A에서의 최대 전단응력 τmax[MPa]와 B단의 비틀림각 ø[rad]는? (단, 전단탄성계수 G=80 GPa) (순서대로 τmax, ø)
문제 이미지
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200/π, 0.4/π
2
200/π, 0.8/π
3
320/π, 0.4/π
4
320/π, 0.8/π
해설

최대 전단응력은 320π MPa\dfrac{320}{\pi}\,\mathrm{MPa}, 비틀림각은 0.8π rad\dfrac{0.8}{\pi}\,\mathrm{rad} 이다.

비틀림 전단응력 τmax=16Tπd3=16×20×106π×1003=320π MPa\tau_{max}=\dfrac{16T}{\pi d^3}=\dfrac{16\times20\times10^6}{\pi\times100^3}=\dfrac{320}{\pi}\,\mathrm{MPa}

J=πd432=π×10832 mm4J=\dfrac{\pi d^4}{32}=\dfrac{\pi\times10^8}{32}\,\mathrm{mm^4}
ϕ=TLGJ=20×106×104×3280000×π×108=0.8π rad\phi=\dfrac{TL}{GJ}=\dfrac{20\times10^6\times10^4\times32}{80000\times\pi\times10^8}=\dfrac{0.8}{\pi}\,\mathrm{rad}

  • 0.4/π0.4/\pi 는 극관성모멘트를 2배로 잡은 값이다.

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