철도레일을 20°C에서 침목에 고정하였는데, 레일의 온도가 60°C가 되면 레일에 작용하는 힘은 약 몇 kN인가? (단, 선팽창계수 a=1.2×10 - 6 /℃, 레일의 단면적은 5000mm 2 , 세로탄성계수는 210GPa이다.)

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1[일반기계기사 필기] 19년 3회차

철도레일을 20°C에서 침목에 고정하였는데, 레일의 온도가 60°C가 되면 레일에 작용하는 힘은 약 몇 kN인가? (단, 선팽창계수 a=1.2×10^-⁶/℃, 레일의 단면적은 5000mm², 세로탄성계수는 210GPa이다.)

40.4

50.4

60.4

70.4

해설

온도 상승으로 레일이 구속된 상태에서 발생하는 힘은 약 50.4kN이다.
열응력  $\sigma = E\alpha\Delta T = 210000\times1.2\times10^{-6}\times40 = 10.08\ \mathrm{MPa}$ 
작용하는 힘  $F = \sigma A = 10.08\times5000 = 50400\ \mathrm{N} \approx 50.4\ \mathrm{kN}$

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