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원통코일 스프링에 3kN의 힘이 작용하였을 때, 변형이 50mm가 되도… | [9급 지방직 기계설계] 20년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[9급 지방직 기계설계] 20년 1회차
원통코일 스프링에 3kN의 힘이 작용하였을 때, 변형이 50mm가 되도록 설계하려면 유효감김수는? (단, 소선의 지름은 15mm, 스프링지수는 10, 스프링 재료의 전단탄성계수(Shear modulus of elasticity)는 80GPa이다)
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2.5
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3
5.5
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해설

코일 스프링 처짐식을 유효감김수에 대해 풀면 2.5이다.

처짐식: δ=8nPD3Gd4=8nPC3Gd\delta=\dfrac{8nPD^3}{Gd^4}=\dfrac{8nPC^3}{Gd} (C=D/dC=D/d)
정리: n=δGd8PC3n=\dfrac{\delta G d}{8PC^3}
대입: n=50×80 000×158×3000×103=6×1072.4×107=2.5n=\dfrac{50\times80\,000\times15}{8\times3000\times10^3}=\dfrac{6\times10^7}{2.4\times10^7}=2.5

  • 스프링지수를 세제곱하지 않거나 전단탄성계수를 MPa\mathrm{MPa}로 바꾸지 않으면 2.5에서 크게 어긋난다.
  • 처짐식의 지름 세제곱/소선지름 네제곱 관계를 그대로 써야 한다.

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