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그림과 같이 인장응력 \sigma와 전단응력 \tau가 동시에 작용하는… | [국회직 9급 기계설계] 18년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[국회직 9급 기계설계] 18년 1회차
그림과 같이 인장응력 σ\sigma와 전단응력 τ\tau가 동시에 작용하는 재료에서 최대 인장응력과 최대 전단응력의 차이는?

문제 이미지
1
σ\sigma
2
12σ\frac{1}{2}\sigma
3
σ−τ\sigma-\tau
4
τ\tau
5
12τ\frac{1}{2}\tau
해설

최대 인장응력과 최대 전단응력의 차이는 12σ\dfrac{1}{2}\sigma이다.

그림은 한 방향 인장과 전단이 함께 작용하는 평면응력 상태이므로 주응력 공식으로 두 값을 구한다.
σmax⁡=σ2+(σ2)2+τ2\sigma_{\max}=\dfrac{\sigma}{2}+\sqrt{\left(\dfrac{\sigma}{2}\right)^{2}+\tau^{2}}
τmax⁡=(σ2)2+τ2\tau_{\max}=\sqrt{\left(\dfrac{\sigma}{2}\right)^{2}+\tau^{2}}

두 식을 빼면 제곱근 항이 사라진다.
σmax⁡−τmax⁡=σ2\sigma_{\max}-\tau_{\max}=\dfrac{\sigma}{2}

  • σ\sigma는 모어원 중심값의 2배로, 중심 좌표가 σ2\dfrac{\sigma}{2}임을 놓친 값이다.
  • σ−τ\sigma-\tau는 두 응력을 단순히 뺀 값으로, 주응력 공식에서 나오지 않는다.
  • τ\tau는 차이가 전단응력에 따라 달라진다고 본 값이지만, 전단응력 항은 뺄셈에서 소거된다.
  • 12τ\dfrac{1}{2}\tau도 전단응력에 비례하는 값이라 소거 결과와 맞지 않는다.

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