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1[7급 국가직 기계설계] 23년 1회차
원형 중실축에 굽힘모멘트와 비틀림모멘트가 동시에 작용하여 상당 비틀림모멘트가 상당 굽힘모멘트보다 2배 크다고 가정한다. 상당 굽힘모멘트와 상당 비틀림모멘트로 구한 지름이 각각 dMe와 dTe일 때, dMe : dTe는? (단, 허용굽힘응력은 허용전단응력보다 3배 크다)
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323π3\sqrt[3]{\dfrac{32}{3\pi}} : 32π3\sqrt[3]{\dfrac{32}{\pi}}
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96π3\sqrt[3]{\dfrac{96}{\pi}} : 16π3\sqrt[3]{\dfrac{16}{\pi}}
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163π3\sqrt[3]{\dfrac{16}{3\pi}} : 64π3\sqrt[3]{\dfrac{64}{\pi}}
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48π3\sqrt[3]{\dfrac{48}{\pi}} : 16π3\sqrt[3]{\dfrac{16}{\pi}}
해설

지름비는 323π3:32π3\sqrt[3]{\dfrac{32}{3\pi}} : \sqrt[3]{\dfrac{32}{\pi}}이다.

상당 굽힘모멘트 기준 dMe=32Meπσa3d_{Me} = \sqrt[3]{\dfrac{32M_e}{\pi\sigma_a}}, 상당 비틀림모멘트 기준 dTe=16Teπτa3d_{Te} = \sqrt[3]{\dfrac{16T_e}{\pi\tau_a}}

조건 대입: Te=2MeT_e = 2M_e, σa=3τa\sigma_a = 3\tau_a
dMe=323π⋅Meτa3d_{Me} = \sqrt[3]{\dfrac{32}{3\pi}\cdot\dfrac{M_e}{\tau_a}}, dTe=32π⋅Meτa3d_{Te} = \sqrt[3]{\dfrac{32}{\pi}\cdot\dfrac{M_e}{\tau_a}}
공통인수 Me/τa3\sqrt[3]{M_e/\tau_a}를 소거하면 위 비가 된다.

  • 96π3:16π3\sqrt[3]{\dfrac{96}{\pi}} : \sqrt[3]{\dfrac{16}{\pi}}: 허용굽힘응력의 3배를 나누지 않고 곱했고 Te=2MeT_e = 2M_e도 반영하지 않았다.
  • 163π3:64π3\sqrt[3]{\dfrac{16}{3\pi}} : \sqrt[3]{\dfrac{64}{\pi}}: 굽힘 쪽 계수를 16으로 잡고 비틀림 쪽 2배를 중복 반영했다.
  • 48π3:16π3\sqrt[3]{\dfrac{48}{\pi}} : \sqrt[3]{\dfrac{16}{\pi}}: 굽힘 계수 32 대신 16에 3을 곱했고 비틀림 쪽 2배를 빠뜨렸다.

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