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1[7급 국가직 응용역학] 26년 1회차
그림과 같이 청동과 알루미늄의 합성기둥이 강체판을 통해 축방향
하중 P=90 kN\mathrm{P} = 90\,\mathrm{kN}을 받을 때, 청동과 알루미늄에 발생하는 압축력
[kN]은? (단, 청동의 탄성계수는 105 GPa이고, 알루미늄의 탄성계수는
70 GPa이다)

청동 발생 수직력 알루미늄 발생 수직력
문제 이미지
1
30 60
2
40 50
3
50 40
4
60 30
해설

청동은 30 kN, 알루미늄은 60 kN의 압축력을 받는다.

강체판으로 눌리므로 두 재료의 변형량이 같고, 하중은 축강성 EA에 비례해 나뉜다.
Abr=π×252,Aal=π(502−252)=3AbrA_{br}=\pi\times25^2,\quad A_{al}=\pi(50^2-25^2)=3A_{br}

EbrAbr:EalAal=105×1:70×3=1:2E_{br}A_{br}:E_{al}A_{al}=105\times1:70\times3=1:2
Pbr=90×13=30 kN,Pal=90×23=60 kNP_{br}=90\times\dfrac{1}{3}=30\,\mathrm{kN},\quad P_{al}=90\times\dfrac{2}{3}=60\,\mathrm{kN}

  • 청동 60·알루미늄 30은 탄성계수만 보고 단면적 차이를 무시한 결과다.
  • 40·50과 50·40은 축강성 비 1:2를 만족하지 않는다.

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