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그림과 같이 직사각형 단면을 가진 단순보의 지간 중앙에 집중하중이 가해… | [9급 지방직 응용역학개론] 25년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[9급 지방직 응용역학개론] 25년 1회차
그림과 같이 직사각형 단면을 가진 단순보의 지간 중앙에 집중하중이 가해질 때, 최대전단응력(τmax⁡\tau_{\max})과 최대휨응력(σmax⁡\sigma_{\max})의 비(τmax⁡σmax⁡\frac{\tau_{\max}}{\sigma_{\max}})는? (단, 자중은 무시한다)

문제 이미지
1
h3L\frac{\mathrm{h}}{3\mathrm{L}}
2
L4h\frac{\mathrm{L}}{4\mathrm{h}}
3
h2L\frac{\mathrm{h}}{2\mathrm{L}}
4
hL\frac{\mathrm{h}}{\mathrm{L}}
해설

두 응력의 비는 h2L\dfrac{h}{2L}이다.

최대 전단력은 V=P2V=\dfrac{P}{2}, 최대 휨모멘트는 M=PL4M=\dfrac{PL}{4}이다.
직사각형 최대전단응력: τmax=3V2bh=3P4bh\tau_{max}=\dfrac{3V}{2bh}=\dfrac{3P}{4bh}
최대휨응력: σmax=6Mbh2=3PL2bh2\sigma_{max}=\dfrac{6M}{bh^2}=\dfrac{3PL}{2bh^2}

τmaxσmax=3P/4bh3PL/2bh2=h2L\dfrac{\tau_{max}}{\sigma_{max}}=\dfrac{3P/4bh}{3PL/2bh^2}=\dfrac{h}{2L}

  • h3L\dfrac{h}{3L}: 전단응력 계수 1.5를 빠뜨리고 평균전단응력 Vbh\dfrac{V}{bh}로 계산한 값이다.
  • L4h\dfrac{L}{4h}: h와 L의 위치가 뒤집힌 형태로, 보가 길수록 휨응력이 커져 비가 작아져야 한다는 관계와 반대이다.
  • hL\dfrac{h}{L}: 계수 1/2를 빠뜨린 값이다.

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