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다음 중 토크를 받고 있는 원형축의 응력에 대한 설명으로 옳지 않은 것… | [국회직 9급 기계설계] 16년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[국회직 9급 기계설계] 16년 1회차
다음 중 토크를 받고 있는 원형축의 응력에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
1
축의 최대 전단응력은 지름 d의 세제곱에 반비례한다.
2
같은 토크를 받았을 때, 같은 단면적을 가진 속이 빈 중공형 축의 전단응력은 속이 찬 중실형 축의 전단응력보다 작다.
3
축 표면에서 축 방향을 기준으로 하였을 때 순수전단 상태가 된다.
4
축의 회전각은 지름 d의 제곱에 반비례한다.
5
축의 표면에서 가장 큰 전단응력이 발생한다.
해설

옳지 않은 것은 회전각이 지름의 제곱에 반비례한다는 설명이다. 비틀림 회전각은 지름의 네제곱에 반비례한다.

회전각은 θ=TLGJ\theta=\dfrac{TL}{GJ}이고, 원형 단면의 극단면 2차 모멘트는 J=πd432J=\dfrac{\pi d^{4}}{32}이다. 따라서 θ∝1d4\theta\propto\dfrac{1}{d^{4}}이다.

  • 최대 전단응력이 지름의 세제곱에 반비례한다는 설명: τmax⁡=16Tπd3\tau_{\max}=\dfrac{16T}{\pi d^{3}}이므로 옳다.
  • 같은 단면적이면 중공축의 전단응력이 더 작다는 설명: 재료가 바깥쪽에 몰려 극단면계수가 커지므로 옳다.
  • 축 표면이 축 방향 기준으로 순수전단 상태라는 설명: 비틀림만 받으면 그 방향의 요소 면에 수직응력 없이 전단응력만 작용하므로 옳다.
  • 축 표면에서 전단응력이 가장 크다는 설명: 전단응력은 중심에서 0이고 반지름에 비례해 커지므로 옳다.

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