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그림과 같이 아이볼트(eye bolt)에 축방향 하중(P) 2kN이 작… | [9급 지방직 기계설계] 18년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[9급 지방직 기계설계] 18년 1회차
그림과 같이 아이볼트(eye bolt)에 축방향 하중(P) 2kN이 작용할 때, 하중을 지지하기 위한 아이볼트의 최소 골지름(d)[mm]은? (단, 아이볼트의 허용인장응력은 80N/mm2이며, 아이볼트는 골지름 단면에서 파괴된다고 가정한다)
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해설

골지름 단면의 인장응력이 허용인장응력 이하가 되어야 하므로 최소 골지름은 100π mm\sqrt{\dfrac{100}{\pi}}\,\mathrm{mm}이다.

축방향 하중만 받는 볼트는 골지름 단면적으로 하중을 지지한다.
σa=Pπd2/4  ⇒  d2=4Pπσa\sigma_a=\dfrac{P}{\pi d^2/4}\;\Rightarrow\; d^2=\dfrac{4P}{\pi\sigma_a}

값을 대입하면
d2=4×2000 Nπ×80 N/mm2=100π mm2d^2=\dfrac{4\times 2000\,\mathrm{N}}{\pi\times 80\,\mathrm{N/mm^2}}=\dfrac{100}{\pi}\,\mathrm{mm^2}
d=100π mmd=\sqrt{\dfrac{100}{\pi}}\,\mathrm{mm}

  • 5/π\sqrt{5/\pi}는 단면적이 필요한 값의 1/20에 그쳐 응력이 허용값을 크게 넘는다.
  • 20/π\sqrt{20/\pi}는 단면적이 필요한 값의 1/5이라 응력이 허용값의 5배가 된다.
  • 50/π\sqrt{50/\pi}는 단면적을 πd2/2\pi d^2/2로 잘못 잡은 값이라 실제 응력이 허용값의 2배가 된다.

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