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1[7급 국가직 응용역학] 22년 1회차
균일 단면 봉에 축하중 P가 도심에 작용하고 있을 때, 봉을 절단한 경사단면 AB에 작용하는 응력에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

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1
θ=45\theta = 45 °인 경우 단면 AB에 대한 수직응력은 축하중응력 크기의 12\frac{1}{2}배이다.
2
θ=30\theta = 30 °인 경우 단면 AB에 대한 전단응력은 축하중응력 크기의 34\frac{3}{4}배이다.
3
경사단면의 최대 수직응력은 θ=0\theta = 0 °인 경우 발생한다.
4
경사단면의 최대 전단응력은 최대 수직응력의 12\frac{1}{2}배이다.
해설

θ = 30°일 때 경사단면의 전단응력은 축하중응력의 34\dfrac{\sqrt{3}}{4}배이므로, 3/4배라는 설명이 옳지 않다.

단면 법선이 축과 θ를 이룰 때 수직응력 σθ=σcos⁡2θ\sigma_\theta=\sigma\cos^2\theta, 전단응력 τθ=σsin⁡θcos⁡θ=σ2sin⁡2θ\tau_\theta=\sigma\sin\theta\cos\theta=\dfrac{\sigma}{2}\sin 2\theta이다.
θ=30∘: τ=σ×12×32=34σ\theta=30^\circ:\ \tau=\sigma\times\dfrac{1}{2}\times\dfrac{\sqrt{3}}{2}=\dfrac{\sqrt{3}}{4}\sigma

  • θ = 45°의 수직응력: cos⁡245∘=12\cos^2 45^\circ=\dfrac{1}{2}이므로 축하중응력의 1/2배로 옳다.
  • 최대 수직응력: cos⁡2θ\cos^2\theta는 θ = 0°에서 최대이므로 옳다.
  • 최대 전단응력: θ = 45°에서 σ2\dfrac{\sigma}{2}로, 최대 수직응력 σ의 1/2배이므로 옳다.

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