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1[건설기계설비기사 필기] 18년 1회차
지름 50mm의 알루미늄 봉에 100kN의 인장하중이 작용할 때 300mm의 표점거리에서 0.219mm의 신장이 측정되고, 지름은 0.01215mm만큼 감소되었다. 이 재료의 전단 탄성계수 G는 약 몇 GPa인가? (단, 알루미늄 재료는 탄성거동 범위 내에 있다.)
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21.2
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26.2
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31.2
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36.2
해설

축방향 응력과 변형률로부터 세로탄성계수 E를, 가로변형률과의 비로 푸아송비 ν를 구한 뒤 G=E2(1+ν)G=\dfrac{E}{2(1+\nu)}로 전단탄성계수를 계산한다.

응력 σ=PA=100 kN(π/4)(0.05 m)2≈50.9 MPa\sigma = \dfrac{P}{A} = \dfrac{100\,\mathrm{kN}}{(\pi/4)(0.05\,\mathrm{m})^2} \approx 50.9\,\mathrm{MPa}, 축변형률 ε=0.219300≈7.3×10−4\varepsilon = \dfrac{0.219}{300} \approx 7.3\times10^{-4}이므로 E≈69.8 GPaE \approx 69.8\,\mathrm{GPa}이다.

가로변형률은 ε′=0.0121550≈2.43×10−4\varepsilon' = \dfrac{0.01215}{50} \approx 2.43\times10^{-4}이며, 푸아송비는 ν=ε′/ε≈0.333\nu = \varepsilon'/\varepsilon \approx 0.333이다.

따라서 G=69.82(1+0.333)≈26.2 GPaG = \dfrac{69.8}{2(1+0.333)} \approx 26.2\,\mathrm{GPa}이다.

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