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1[국회직 9급 기계설계] 20년 1회차
그림과 같이 4개의 리벳으로 벽에 고정된 직사각형 판이 있다. 이 판의 한쪽 끝에 4,000N의 외력이 가해질 때 리벳 하나에 작용되는 전단력(N) 중, 최대값은?
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해설

최대 전단력은 하중에 가장 가까운 오른쪽 리벳에 걸리는 5,000 N5{,}000\,\mathrm{N}이다.

편심 하중은 리벳군 중심에 작용하는 직접 전단력과 중심 둘레의 비틀림 모멘트로 나눈다. 그림의 리벳 4개는 모두 중심에서 50 mm50\,\mathrm{mm} 떨어져 있어 비틀림에 의한 힘의 크기가 같다.

직접 전단력: F1=40004=1000 NF_{1}=\dfrac{4000}{4}=1000\,\mathrm{N}
비틀림 모멘트: M=4000×200=800 000 N⋅mmM=4000\times 200=800\,000\,\mathrm{N\cdot mm}
비틀림에 의한 힘: F2=M4r=800 0004×50=4000 NF_{2}=\dfrac{M}{4r}=\dfrac{800\,000}{4\times 50}=4000\,\mathrm{N}

오른쪽 리벳에서는 두 힘이 같은 방향이어서 단순 합이 된다.
Fmax⁡=1000+4000=5000 NF_{\max}=1000+4000=5000\,\mathrm{N}

  • 2,000 N2{,}000\,\mathrm{N}은 하중을 리벳 2개로만 나눈 값이다.
  • 3,000 N3{,}000\,\mathrm{N}은 두 힘이 반대 방향인 왼쪽 리벳의 값으로, 최솟값에 해당한다.
  • 4,000 N4{,}000\,\mathrm{N}은 직접 전단력을 뺀 비틀림 성분만의 값이다.
  • 6,000 N6{,}000\,\mathrm{N}은 직접 전단력을 리벳 2개 기준으로 잡아 더한 값이다.

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