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1[국회직 9급 기계설계] 20년 1회차
다음 그림과 같은 양쪽 측면 필릿 용접이음에서 용접 치수 f = 4mm{\mathbf{f \, = \, 4 \mathrm{mm}}}, 용접부의 길이 l = 50mm{\mathbf{l \, = \, 50 \mathrm{mm}}}이다. 이 용접이음에 인장하중 F = 4,000N{\mathbf{F \, = \, 4 , 000 N}}이 작용할 때, 용접부의 전단응력(MPa)은?
문제 이미지
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7.3
2
14.1
3
28.2
4
42.3
5
56.4
해설

용접부의 전단응력은 약 14.1 MPa14.1\,\mathrm{MPa}이다.

필릿 용접은 용접 치수 ff가 아니라 목 두께 a=fcos⁡45∘a=f\cos 45^{\circ}를 기준으로 전단면적을 잡는다. 양쪽 측면을 용접했으므로 용접선은 2줄이다.

목 두께: a=4cos⁡45∘≈2.83 mma=4\cos 45^{\circ}\approx 2.83\,\mathrm{mm}
전단면적: A=2al=2×2.83×50≈282.8 mm2A=2al=2\times 2.83\times 50\approx 282.8\,\mathrm{mm^{2}}
전단응력: τ=FA=4000282.8≈14.1 MPa\tau=\dfrac{F}{A}=\dfrac{4000}{282.8}\approx 14.1\,\mathrm{MPa}

  • 7.3 MPa7.3\,\mathrm{MPa}는 계산값의 절반 수준으로, 전단면적을 실제보다 크게 잡아야 나오는 크기다.
  • 28.2 MPa28.2\,\mathrm{MPa}는 용접선을 1줄로 본 크기다.
  • 42.3 MPa42.3\,\mathrm{MPa}는 계산값의 약 3배로 전단면적과 맞지 않는다.
  • 56.4 MPa56.4\,\mathrm{MPa}는 계산값의 약 4배로 전단면적과 맞지 않는다.

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