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공학 문제해결/재료역학

【재료역학】 열응력 문제 풀이

최초 작성 : 2017.07.27

최종 수정 : 2018.06.26


"God doesn't require us to succeed; he only requires that you try."

"신은 우리가 성공할 것을 요구하지 않는다. 우리가 노력할 것을 요구할 뿐이다."

- 마더 테레사



아래 문제는 일반기계기사 필기시험의 1과목 재료역학의 열응력 기출문제입니다.


일반기계기사 기출문제 (사진 속 주소는 이전에 관리하던 블로그 주소입니다.)



[문제이해]


문제를 보시면 양단이 고정된 봉에서 열이 작용할 때에 발생하는 '응력'으로 인해 생기는 인장력을 묻는 문제입니다. 여기서 온도가 하강했으므로 재료는 수축합니다. 따라서, 양단이 고정되어 있기 때문에 봉에는 인장력이 작용하게 되는 것입니다. 반대로, 열(온도)이 증가하는 경우에는 재료가 팽창하기 때문에 압축력이 작용할 것입니다. 답은 (라) 38.4[kN] 입니다.



[문제풀이]


문제풀이는 아래와 같습니다.


(수정1) 위 GPa의 단위에서 G는 10^9 입니다. 본문에 10^6 이라고 적혀있지만, 계산은 10^9 으로 진행된 것이니 참고바랍니다.


(수정2) 온도차이를 구할 때, t2 - t1의 의미는 '(최종온도) - (최초온도)' 입니다. 위 문제에서는 '(최초온도) - (최종온도)'로 구하였습니다. 이때, 바뀌게 되는 부분은 '부호(양 또는 음)'이 되는데, 위 문제에서 답을 구하는 데 차이가 없기 때문에 일부러 '양수'로 맞춰서 푼 것입니다. 아래에 댓글을 남겨주셨지만, 원래는 t2 - t1 = 20 - 100 = -80이 맞는 표현입니다.



마지막에 단위를 맞춰보았습니다. 열응력에 대해서 알고있으면 손쉽게 풀리는 문제입니다. 위 사진에서 ①번의 열응력 공식은 필히 암기해야합니다. 이때 모든 단위를 SI 단위로 맞춰주는 것을 까먹으면 안됩니다.




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※ 포스팅할 때, 아무래도 급하게 적느라 실수가 조금 있었고 '글'로 설명하는 데에 있어 한계점을 잘 고려하지 못하고 작성했던 것 같습니다. 부족한 점을 조금 이해해주시면 감사드리겠고 앞으로도 댓글을 통해서 많은 지적해주시면 감사드리겠습니다. 또한, 블로그에 많은 관심이 있으신 분들께서는 공지사항을 봐주시면 더더더더더욱 감사드리겠습니다. 죄송하고 감사드립니다.



  • 궁금증 2018.04.07 19:51 신고 댓글주소 수정/삭제 댓글쓰기

    궁금한게 Gpa은 10^9승인데 왜 10^6승으로 해서 하는지가 궁금합니다.

    • 다시 풀어보니까 10^9으로 푸는게 맞네요! 10^6은 10^9를 잘못 적은거 같아요~ 계산 과정에서 실수가 있었는데 결론은 10^9으로 계산한거와 동일하네요!
      지적해주셔서 감사합니다! 곧 수정하겠습니다!

  • 궁금증 2018.04.07 20:39 신고 댓글주소 수정/삭제 댓글쓰기

    제가 공부하다가 모르는 문제가 있는데 혹시 사진 보내면 풀이 가능하신가요? ㅠ.ㅠ 너무 이해가 안가서 답답합니다.

    • 아는 부분이라면 도와드릴 수 있는데 지금바로는 시간 여건이 조금 안좋네요! alsdn3654@naver.com 으로 보내주시면 보겠습니다!

  • 궁금증 2018.04.07 23:24 신고 댓글주소 수정/삭제 댓글쓰기

    메일 보냈습니다 감사합니다

  • 열응력 공식이 탄성계수 x 선팽창계수 x (나중온도 - 처음온도) 로 알고있는데 이 식을 적용하면 20에서 100을 빼는거 아닌가요? 100에서 20을 빼는 이유가 궁금합니다!

    • 네! 원래는 말씀하신대로 구하면 됩니다! 이번 문제에서는 양수,음수가 답을 구하는데에 큰 상관없어서 이번 풀이에서는 그 부분을 신경쓰지 않고 풀었던 것 같습니다. 오해의 소지가 있었네요. 관련 설명을 추가하도록 하겠습니다. 감사합니다!

  • 와 칼답 감사드립니다 헷갈렸었는데 오해가 풀렸습니다.^_^