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스프링에 150N의 하중을 가했을 때 발생하는 최대전단응력이 400MP… | [기계설계산업기사 필기] 17년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[기계설계산업기사 필기] 17년 2회차
스프링에 150N의 하중을 가했을 때 발생하는 최대전단응력이 400MPa이었다. 스프링지수(C)는 10이라고 할 때 스프링 소선의 지름은 약 몇 mm 인가? (단, 응력수정계수 문제 이미지 를 적용한다.)
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3.3
2
4.8
3
7.5
4
12.6
해설

응력수정계수 K=4C−14C−4+0.615CK=\dfrac{4C-1}{4C-4}+\dfrac{0.615}{C}에 C=10C=10을 대입하면 K=3936+0.0615=1.083+0.0615=1.144K=\dfrac{39}{36}+0.0615=1.083+0.0615=1.144이다.
최대전단응력 공식 τ=K8PDπd3=K8PCπd2\tau=K\dfrac{8PD}{\pi d^3}=K\dfrac{8PC}{\pi d^2}에서 D=CdD=Cd를 이용하면 τ=8KPCπd2\tau=\dfrac{8KPC}{\pi d^2}이므로 d2=8KPCπτd^2=\dfrac{8KPC}{\pi \tau}이다.
수치 대입: d2=8×1.144×150×10π×400=137281256.6≈10.92d^2=\dfrac{8\times1.144\times150\times10}{\pi\times400}=\dfrac{13728}{1256.6}\approx10.92, 단위 정리를 위해 τ=400 MPa=400 N/mm2\tau=400\,\text{MPa}=400\,\text{N/mm}^2로 두면 d=10.92≈3.3 mmd=\sqrt{10.92}\approx3.3\,\text{mm}이다.
따라서 소선의 지름은 약 3.3mm이다.

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