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그림과 같은 장주(long column)에 Pcr을 가했더니 오른쪽 그… | [일반기계기사 필기] 16년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[일반기계기사 필기] 16년 1회차
그림과 같은 장주(long column)에 Pcr을 가했더니 오른쪽 그림과 같이 좌굴이 일어났다. 이 때 오일러 좌굴응력 σcr은? (단, 세로탄성계수는 E, 기둥 단면의 회전반경(radius of gyration)은 r, 길이는 L이다.)
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해설

그림은 아래가 고정되고 위가 자유로운 고정−자유(외팔) 기둥이 옆으로 휘어 좌굴된 모습이므로, 좌굴응력은 σcr=π2Er24L2\sigma_{cr}=\dfrac{\pi^2Er^2}{4L^2}이다.

오일러 좌굴하중은 유효길이 LePcr=π2EILe2P_{cr}=\dfrac{\pi^2EI}{L_e^2}이고, 고정−자유 기둥은 Le = 2L(단말계수 n = 1/4)이다.

회전반경의 정의 I=Ar2I=Ar^2를 넣으면 Pcr=π2EAr2(2L)2P_{cr}=\dfrac{\pi^2E\,Ar^2}{(2L)^2}가 된다.

이를 단면적으로 나누면 σcr=PcrA=π2Er24L2\sigma_{cr}=\dfrac{P_{cr}}{A}=\dfrac{\pi^2Er^2}{4L^2}이다. 같은 기둥이라도 양단 힌지였다면 Le=L이 되어 분모의 4가 사라진다.

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