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1[9급 지방직 기계설계] 22년 1회차
판의 두께 b, 용접치수 f, 용접부의 길이 h로 양쪽 필릿(fillet) 용접한 부재에 굽힘모멘트 M이 작용할 때, 목단면(목두께 문제 이미지 )에 대한 최대 굽힘응력은?
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해설

최대 굽힘응력은 σ=32 Mfh2\sigma=\dfrac{3\sqrt{2}\,M}{fh^2}이다.

목단면은 폭 aa, 높이 hh인 직사각형이 양쪽에 2개 있으므로 단면계수는
Z=2×ah26=ah23Z=2\times\dfrac{ah^2}{6}=\dfrac{ah^2}{3}

따라서 σ=MZ=3Mah2\sigma=\dfrac{M}{Z}=\dfrac{3M}{ah^2}이고, 목두께 a=f2a=\dfrac{f}{\sqrt{2}}를 대입하면 σ=32 Mfh2\sigma=\dfrac{3\sqrt{2}\,M}{fh^2}이다.

  • 6Mah2\dfrac{6M}{ah^2}: 용접부 한쪽 단면만 고려한 값으로, 양쪽 필릿 용접의 2배 단면계수를 반영하지 않았다.
  • 3Mfh2\dfrac{3M}{fh^2}: 목두께 대신 용접치수 ff를 그대로 써서 응력을 작게 평가한 값이다.
  • 62 Mah2\dfrac{6\sqrt{2}\,M}{ah^2}: 한쪽 단면만 고려한 6Mah2\dfrac{6M}{ah^2}에 2\sqrt{2}를 더 곱한 값으로, 목두께 aa로 쓴 식에는 2\sqrt{2}가 붙지 않는다.

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