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1[9급 지방직 응용역학개론] 18년 1회차
그림과 같이 평면응력상태에 있는 한 점에서 임의로 설정한 x, y축 방향 응력이 각각 σx=450MPa, σy=-150MPa이다. 이때 주평면(principal plane)에서의 최대주응력은 σ1=550MPa이고, x축에서 각도 θ만큼 회전한 축 xθ방향 응력이 σxθ=120MPa이었다면, 최소주응력 σ2[MPa] 및 y축에서 각도 θ만큼 회전한 축 yθ방향 응력 σyθ[MPa]는? (순서대로 σ2, σyθ)
문제 이미지
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-150, 180
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250, 90
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-250, 180
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150, -90
해설

최소주응력은 −250 MPa, yθy_\theta 방향 응력은 180 MPa이다.

좌표축을 어떻게 회전해도 두 직교 방향 수직응력의 합은 일정하다(응력 불변량).
σ1+σ2=σx+σy=450+(−150)=300 MPa\sigma_1+\sigma_2=\sigma_x+\sigma_y=450+(-150)=300\ \mathrm{MPa}

대입하면
σ2=300−550=−250 MPa\sigma_2=300-550=-250\ \mathrm{MPa}
σyθ=300−σxθ=300−120=180 MPa\sigma_{y\theta}=300-\sigma_{x\theta}=300-120=180\ \mathrm{MPa}

  • (−150, 180)은 최소주응력을 원래의 σy\sigma_y로 착각한 것이다.
  • (250, 90)은 최소주응력의 부호가 틀렸고 두 회전축 응력의 합도 300 MPa가 되지 않는다.
  • (150, −90)은 두 조합 모두 합이 300 MPa가 되지 않는다.

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