압축 코일 스프링의 소선 지름이 5mm, 코일의 평균 지름이 25mm이… | [기계설계산업기사 필기] 18년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[기계설계산업기사 필기] 18년 2회차

압축 코일 스프링의 소선 지름이 5mm, 코일의 평균 지름이 25mm이고, 200N의 하중이 작용할 때 스프링에 발생하는 최대전단응력은 약 몇 MPa인가? (단, 스프링 소재의 가로 탄성계수(G)는 80GPa이고, Wahl의 응력수정계수 식 (, C는 스프링 지수)을 적용한다.)

해설

스프링에 발생하는 최대전단응력은 약 133 MPa가 된다.
스프링 지수  $C = D/d = 25/5 = 5$ 이므로 Wahl 수정계수는
 $K = \dfrac{4(5)-1}{4(5)-4} + \dfrac{0.615}{5} = \dfrac{19}{16} + 0.123 = 1.1875 + 0.123 = 1.3105$ .
최대전단응력은  $\tau = K \cdot \dfrac{8PD}{\pi d^3}$ 이며, 여기서
 $\dfrac{8PD}{\pi d^3} = \dfrac{8 \times 200 \times 25}{\pi \times 5^3} = \dfrac{40000}{392.7} \approx 101.86$  N/mm²(MPa).
따라서  $\tau = 1.3105 \times 101.86 \approx 133.5$  MPa이다.

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