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1[9급 지방직 기계설계] 15년 1회차
지름이 d인 중실축과 바깥지름이 do, 안지름이 di인 중공축이 있다. 동일한 굽힘모멘트를 두 축에 각각 가했을 때, 동일한 굽힘응력이 발생되기 위한 d/do의 값을 A라 하고, 동일한 비틀림 모멘트를 두 축에 각각 가했을 때, 동일한 비틀림응력이 발생되기 위한 d/do의 값을 B라 할 때, A와 B의 곱으로 옳은 것은? (단, di/do=x이고, 두 축의 재료와 길이는 같다)
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해설

A 와 B 는 모두 1−x43\sqrt[3]{1-x^4} 이므로 곱은 (1−x4)23\sqrt[3]{(1-x^4)^2} 이다.

굽힘: 응력이 같으려면 단면계수가 같아야 하므로 πd332=πdo332(1−x4)\dfrac{\pi d^3}{32}=\dfrac{\pi d_o^3}{32}(1-x^4), 따라서 A=1−x43A=\sqrt[3]{1-x^4} 이다.
비틀림: 극단면계수가 같아야 하므로 πd316=πdo316(1−x4)\dfrac{\pi d^3}{16}=\dfrac{\pi d_o^3}{16}(1-x^4), 따라서 B=1−x43B=\sqrt[3]{1-x^4} 이다.

  • 네제곱근에 역수가 들어간 식: 단면2차모멘트를 기준으로 잡고 비율도 뒤집은 값이다.
  • 세제곱근에 역수가 들어간 식: 지름비를 거꾸로(d(o)/d) 구한 값이다.
  • 네제곱근 식: 단면계수가 아닌 단면2차모멘트를 같게 놓은 값이다.

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