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길이ℓ인 막대의 일단에 축방향 하중 P가 작용하여 인장 응력이 발생하고… | [건설기계설비기사 필기] 19년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[건설기계설비기사 필기] 19년 2회차
길이ℓ인 막대의 일단에 축방향 하중 P가 작용하여 인장 응력이 발생하고 있는 재료의 세로탄성계수는? (단, A는 막대의 단면적, δ는 신장량이다.)
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해설

이 재료의 세로탄성계수는 E=PℓAδE=\dfrac{P\ell}{A\delta} 이다.

후크의 법칙 σ=Eε\sigma=E\varepsilon에서 E=σεE=\dfrac{\sigma}{\varepsilon}이다. 축방향 하중 PP가 단면적 AA에 작용하므로 인장응력은 σ=PA\sigma=\dfrac{P}{A}, 길이 ℓ\ell인 막대가 δ\delta만큼 늘어났으므로 변형률은 ε=δℓ\varepsilon=\dfrac{\delta}{\ell}이다.

대입하면 E=P/Aδ/ℓ=PℓAδE=\dfrac{P/A}{\delta/\ell}=\dfrac{P\ell}{A\delta}가 된다. 원래 길이 ℓ\ell은 분자, 신장량 δ\delta는 분모에 오는 것이 핵심이다.

같은 식을 변형량 형태로 옮기면 δ=PℓAE\delta=\dfrac{P\ell}{AE}가 되어, 재료역학에서 가장 많이 쓰는 축방향 신장량 공식과 동일한 관계임을 확인할 수 있다.

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