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1[국회직 9급 건축구조] 16년 1회차
강재의 재료실험결과(응력-변형도)가 아래 그림과 같을 때, 이 강재로 만들어진 2m 강봉에 일정한 축방향 인장력을 가하여 3mm 늘어났다. 이때 가력한 인장력을 제거한다면 최종 늘어난 길이는? (단위: mm)
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변형도
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해설

인장력을 제거하면 강봉은 원래 길이로 돌아가므로 최종 늘어난 길이는 없다. 가력 시의 변형률이 항복변형률보다 작아 전부 탄성변형이기 때문이다.

먼저 가력 시의 변형률을 구해 그래프의 항복변형률과 비교한다.
ε=ΔLL=3 mm2000 mm=0.0015\varepsilon = \dfrac{\Delta L}{L} = \dfrac{3\,\mathrm{mm}}{2000\,\mathrm{mm}} = 0.0015
0.0015<εy=0.0020.0015 \lt \varepsilon_{y} = 0.002

이 점은 그래프의 직선(탄성) 구간 안에 있으며, 이때 응력은 항복응력보다 낮다.
σ=Eε=400 MPa0.002×0.0015=300 MPa\sigma = E\varepsilon = \dfrac{400\,\mathrm{MPa}}{0.002} \times 0.0015 = 300\,\mathrm{MPa}

  • 1 mm1\,\mathrm{mm} 잔류는 항복 후 소성변형이 생겼을 때만 가능한데, 이 강봉은 항복 전이다.
  • 2 mm2\,\mathrm{mm} 잔류도 같은 이유로 성립하지 않는다.
  • 3 mm3\,\mathrm{mm} 잔류는 변형이 전혀 회복되지 않는다는 뜻으로, 탄성거동과 반대다.
  • 4 mm4\,\mathrm{mm}는 가력 중 늘어난 길이보다도 크므로 제하 후의 값이 될 수 없다.

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