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1[7급 국가직 응용역학] 22년 1회차
구형 저장 용기에 내부 압력 p = 10 MPa이 작용할 때, 압력을 받는 용기 내부에서 발생하는 최대 전단응력의 크기[MPa]는? (단, 저장 용기의 자중은 무시하며, 구형 저장 용기의 반경은 200 mm이고 두께는 10 mm이다)
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해설

구형 용기 내면의 최대 전단응력은 막응력과 내면의 반경방향 응력(−p-p)의 차의 절반이므로 55 MPa이다.

막응력(모든 접선 방향 동일): σ=pr2t=10×2002×10=100 MPa\sigma=\dfrac{pr}{2t}=\dfrac{10\times200}{2\times10}=100\,\mathrm{MPa}

면내 두 주응력이 같아 면내 전단응력은 0이고, 내면에서 세 번째 주응력은 σr=−p=−10 MPa\sigma_r=-p=-10\,\mathrm{MPa}이다.

절대 최대 전단응력: τmax=100−(−10)2=55 MPa\tau_{max}=\dfrac{100-(-10)}{2}=55\,\mathrm{MPa}
반경방향 응력을 0으로 두는 외면 기준이면 50 MPa이 되므로, 내면이라는 조건이 핵심이다.

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