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1[일반기계기사 필기] 16년 3회차
지름 4cm의 원형 알루미늄 봉을 비틀림 재료시험기에 걸어 표면의 45°나선에 부착한 스트레인 게이지로 변형도를 측정하였더니 토크 120Nㆍm일 때 변형률 ε=150×10-6얻었다. 이 재료의 전단탄성계수는?
1
31.8 GPa
2
38.4 GPa
3
43.1 GPa
4
51.2 GPa
해설

이 재료의 전단탄성계수는 약 31.8GPa이다.

표면 전단응력은 τ=16Tπd3=16×120π×0.043≈9.55 MPa\tau=\dfrac{16T}{\pi d^3}=\dfrac{16\times120}{\pi\times0.04^3}\approx9.55\ \mathrm{MPa}이다.

순수 전단 상태에서 45° 방향 변형률은 전단변형률의 절반이므로 τ=2Gε\tau=2G\varepsilon의 관계가 성립한다.

따라서 G=τ2ε=9.55×1062×150×10−6≈31.8 GPaG=\dfrac{\tau}{2\varepsilon}=\dfrac{9.55\times10^6}{2\times150\times10^{-6}}\approx31.8\ \mathrm{GPa}가 된다.

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