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1[자동차정비산업기사 필기] 15년 2회차
보이 길이 300mm, 지름 50mm인 원형 단면의 외팔보가 있다. 이 보에 생기는 최대 처짐을 0.2mm이하로 제한한다면 보의 자유단에 작용시킬 수 있는 집중하중은 최대 약 몇 Pa 인가?
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해설

외팔보 자유단에 집중하중이 작용할 때의 최대 처짐은 δ=PL33EI\delta = \dfrac{PL^3}{3EI}이므로, 허용 처짐으로부터 하중을 구하면 P=3EIδL3P = \dfrac{3EI\delta}{L^3}이다. (발문의 단위 표기 Pa는 힘의 단위 N의 오기이다.)

원형 단면의 단면 2차 모멘트는 I=πd464=π(50)464≈3.07×105 mm4I = \dfrac{\pi d^4}{64} = \dfrac{\pi (50)^4}{64} \approx 3.07 \times 10^5\,\mathrm{mm^4}이다.

강재의 세로탄성계수를 E=206 GPa=2.06×105 N/mm2E = 206\,\mathrm{GPa} = 2.06 \times 10^5\,\mathrm{N/mm^2}로 두면

P=3×(2.06×105)×(3.07×105)×0.23003≈1.4×103 NP = \dfrac{3 \times (2.06 \times 10^5) \times (3.07 \times 10^5) \times 0.2}{300^3} \approx 1.4 \times 10^3\,\mathrm{N}

따라서 작용시킬 수 있는 집중하중은 최대 약 1400이다.

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