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1[7급 국가직 응용역학] 22년 1회차
단순보에 하중 P가 작용할 때, 보의 최대 처짐은 4 mm이다. C점에서 발생하는 휨응력의 크기[MPa]는? (단, 보의 자중은 무시하며, 탄성계수는 10 GPa이다)

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해설

C점(중립축에서 60 mm)의 휨응력은 1.8 MPa이다.

단면 2차모멘트와 처짐식에서 하중을 구한다.
I=100×200312=6.667×107 mm4I=\dfrac{100\times200^3}{12}=6.667\times10^7\ \mathrm{mm^4}
P=48EIδL3=48×104×6.667×107×440003=2000 NP=\dfrac{48EI\delta}{L^3}=\dfrac{48\times10^4\times6.667\times10^7\times4}{4000^3}=2000\ \mathrm{N}

M=PL4=2000×40004=2×106 N⋅mmM=\dfrac{PL}{4}=\dfrac{2000\times4000}{4}=2\times10^6\ \mathrm{N\cdot mm}
C점은 하단에서 40 mm이므로 중립축 거리 y = 100 − 40 = 60 mm.
σ=MyI=2×106×606.667×107=1.8 MPa\sigma=\dfrac{My}{I}=\dfrac{2\times10^6\times60}{6.667\times10^7}=1.8\ \mathrm{MPa}

  • 1.0 MPa: 중립축 거리 60 mm로 계산한 값보다 작다.
  • 1.4 MPa: MyI\dfrac{My}{I} 계산 결과와 맞지 않는다.
  • 2.2 MPa: 연단 응력(y = 100 mm)인 3.0 MPa과도 다른 값이다.

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