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공학 문제해결/재료역학

【재료역학】 동일 단면적 중실축, 중공축의 비틀림 비교 문제풀이 "Those who dream by day are cognizant of many things which escape those dream only by night." "낮에 꿈꾸는 사람은 밤에만 꿈꾸는 사람에게는 찾아오지 않는 많은 것을 알고 있다." -에드거 앨런 포 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 재료역학에서 중실축과 중공축의 비틀림 모멘트의 크기를 비교하는 기본문제를 풀어보겠습니다. 보시고 도움이 되길 바랍니다. [문제] 바깥지름 40cm, 안지름 20cm의 속이 빈 축은 동일한 단면적을 가지며 같은 재질의 원형축에 비하여 약 몇 배의 비틀림 모멘트에 견딜 수 있는가? [선택지] ① 0.9배 ② 1.2배 ③ 1.4배 ④ 1.6배 [문제풀이] 우선, 문제에서 표현을 살짝 바꿔보겠습니다. '속이 빈 축..
【재료역학】 축동력, 전단응력 문제풀이 "He who learns but does not think, is lost! He who thinks but does not learn is in great danger." "배우기만 하고 생각하지 않으면 얻는 것이 없고, 생각만 하고 배우지 않으면 위태롭다." - 공자 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 재료역학에서 축 회전수와 동력을 주고 그때 축에 발생하는 전단응력을 구하는 문제를 풀어보겠습니다. 아주 간단하지만, 동력을 적용한 문제에서는 다소 생소할 수 있는 유형이라 가져와봤습니다. 보시고 도움이 되면 좋겠습니다. [문제] 지름 3cm의 강축이 회전수 1590rpm으로 26.5kW의 동력을 전달하고 있다. 이 축에 발생하는 최대 전단응력은 약 몇 MPa인가? [선택지] ⓐ 30 ⓑ 40 ⓒ 50 ⓓ ..
【재료역학】응력집중계수, 안전율 고려하여 두께 구하는 문제풀이 "First weigh the considerations, then take the risks." "여러 가능성을 먼저 타진해보라, 그런 후 모험을 하라." - 헬무트 폰 몰트케 안녕하세요. 이번 문제는 제 블로그를 통해서 질문이 들어온 문제를 풀어보도록 하겠습니다. 제 블로그를 보시고 도움이 되면 좋겠습니다. 제가 아는 부분에 한해서는 이렇게 문제를 풀어드리고 있지만, 저도 공부하는 학생이라 부족한 점이 많다는 점 이해부탁드립니다. 그럼 다들 아래 풀이 보시고 열공하시길 바랍니다! [문제] 그림과 같이 중앙에 지름 d = 100 mm 의 구멍이 뚫린 폭 220 mm 의 판에 인장하중 W =36 kN 이 작용할 때, 안전율을 13이상으로 하려면 판의 두께는 얼마 이상으로 해야 하는가? 단, 재료의 인장강..
【재료역학】 기둥 전체응력 문제풀이 "Gravitation cannot be held responsible for people falling in love." "만유인력은 사랑에 빠진 사람을 책임지지 않는다." - 알버트 아인슈타인 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 재료역학에서 비균일 사각단면에서의 응력을 구하는 문제를 풀어보겠습니다. 자세한건 아래 그림을 보시면 이해하시기 편할 것 같습니다. 천장에 매달린 사각봉이 일정한 단면이 아니라, 중간에 단면이 감소되었다가 다시 증가된 형태입니다. 이러한 문제는 재료역학에서 배우는 '기둥' 단원에서 배우는 것과 동일하게 문제를 풀 수 있습니다. 문제에서 중력을 언급하지 않았기 때문에 무시되므로 아래 그림을 정 반대로 바닥에 세운 기둥이라 생각하셔도 무방합니다. 아래 문제풀이에서 중력을 고려하게 된다면..
【재료역학】 단순보 비균일 분포하중 문제풀이 "극복할 장애와 성취할 목표가 없다면 우리는 인생에서 진정한 만족이나 행복을 찾을 수 없다." - 맬스웰 몰츠 안녕하세요. 이번에는 재료역학에서 단순보에 비균일 분포하중이 작용할 때에 단순보의 반력을 구해보는 문제를 풀어보겠습니다. 총 2개의 문제를 가지고 와서 풀었으니, 더 적합한 풀이 예시를 보시고 공부에 도움이 되시길 바랍니다. ①번 문제는 비균일 분포하중이 x에 대한 함수로 주어진 경우이며, ②번 문제는 비균일 분포하중이 사다리꼴 형태로 주어진 문제입니다. [문제 ①] 그림과 같은 단순보(simple beam)의 A 지점의 반력은 얼마인가? [문제풀이] 위 그림은 단순보이며, 하중으로 비균일 분포하중이 작용하고 있습니다. 이때, 반력을 구하는데, 반력은 A, B점에 각각 수직방향으로 작용하는 2개..
【재료역학】 집중하중 외팔보의 처짐 및 처짐각 "어떤 비관론자도 별의 비밀을 발견하거나, 미지의 섬으로 항해하거나, 인간정신의 새로운 낙월을 연 적이 없다." - 헬렌 켈러 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 재료역학에서 '집중하중이 작용하는 외팔보'의 처짐과 처짐각에 대한 문제풀이입니다. 아주 기본적인 문제이지만, 기사시험을 비롯한 곳에서는 최종적으로 답이되는 공식들만을 암기해야합니다...ㅠㅜ 포스팅 보시고 도움이 되서 파이팅하시길 바랍니다!! [문제] 그림과 같은 외팔보의 자유단의 처짐은 얼마인가? (단, EI는 일정하다.) [문제풀이] 외팔보 자유단에 집중하중 P가 작용하고 있는 상태입니다. 이때, 좌측 고정단에는 반력 R과 반모멘트 M이 형성됩니다. (아래 그림 참조. 그림은 1년여전에 그린게 있어서 사진 찍었습니다. 못생긴건 이해부탁드립니다.) ..
【기계진동】 용수철-질량계 고유진동수 문제풀이 한평생, 사랑만해도 시간이 부족했다. 다시 인생을 산다면, 사랑만을 원한다. 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 기계공학에서 동역학 문제 중, '용수철 -질량계 고유진동수'를 구하는 간단한 문제입니다. 대학 시험 유형이라기 보다는 공기업, 공무원 시험 문제 유형이라 간단하지만, 관련 공식을 모르면 못 푸는 형태의 문제입니다. 키워드 검색을 통해 들어오셨을텐데 해당 개념에 대해서 간단한 아래의 문제풀이를 보시고 도움이 되시길 바랍니다. (기계공학 공기업 예상문제입니다.) [문제] 그림과 같은 용수철-질량계의 고유진동수는 약 몇 Hz인가? (단, m = 5kg, k1 = 15N/m, k2 = 8N/m이다.) [문제풀이] 우선, 위 그림에서는 용수철이 3개가 직렬/병렬을 혼합하여 연결되어 있으므로 하나로 용수철 계..
【동역학】 바퀴의 순간중심 문제풀이 미친자는 반드시 성공한다. 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 기계공학 중, 동역학 문제에서 바퀴가 굴러갈 때에 순간중심 개념을 이용해서 속도의 비를 구하는 문제입니다. 순간중심이라는 단어를 개념적으로만 배우는 경우가 많기 때문에 '처음' 이런 문제를 접하게되면 다소 어려워하는 경향이 있지만, 잘 생각해보면 고등물리에서 나왔던 문제와 거의 동일하게 생겼다는걸 기억하실 수 있을겁니다. 관련 예제를 아래에 풀어놓았으니 문제풀이를 보시고 도움이 되시길 바랍니다. [문제] 반경이 R인 바퀴가 미끄러지지 않고 구른다. 0점의 속도(V`0)에 대한 A점의 속도(V`A)의 비는 얼마인가? [문제풀이] 우선, 순간중심의 의미는 '기구를 구성하는 두 개의 링크(link)의 상호 운동이 항속 운동이면, 직접 짝을 이루고 있지 ..
【재료역학】 단순보 사각단면 '최대'전단응력 문제풀이 대학을 갈 때에도 직장을 갈 때에도 여러 조건이나 이유를 대지만, 사랑만큼은 그러지 말자. 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 재료역학에서 단순보의 사각단면에서 '최대'전단응력에 관한 문제풀이입니다. 잘 보시면 '최대'라는 단어에 강조를 했음을 알 수 있습니다. 보에서의 단순 전단력/응력이 아니라 '최대'전단응력을 구하는 것입니다. 이 부분이 헷갈려서 많은 분들이 문제풀이를 해매지만, 이 글을 보신 여러분들은 그러지 않으실 수 있도록 자세히 적어보겠습니다. 열공하시길 바랍니다! [문제] 그림의 단순보(simple beam) 같이 직사각형 단면에 집중하중이 작용할 때 발생하는 최대전단응력을 구하여라. [문제이해] 위에서도 말했듯이 재료역학 문제를 풀면서 위와 같이 생긴 그림을 많이 보았겠지만, 이번 문제는 '최..
【재료역학】 단면적 감소량 문제풀이 즐거운 시간들이 가고 행복한 시간들도 찾아오기를 안녕하세요. 이번에는 재료역학 문제 중에서 '단면적의 감소량'에 대한 문제를 가져와 풀어보겠습니다. 자주 등장하는 개념이 아니기 때문에 헷갈릴 수 있지만, 아래와 같이 기본 공식만 이해하고 암기해주면 충분히 쉽게 풀 수 있는 개념입니다. 쉬운 개념에도 불구하고 자주 나오지 않아서 공부하지 않아 틀리는 경우가 없길 바랍니다. [문제] 직경 3cm인 봉이 인장하중 30kN을 받았을 때, 단면적의 감소량은 얼마인가? (단, 푸아송 비는 0.3, 탄성계수는 200GPa이다.) [문제풀이] 우선, 문제에서 주어진 조건을 요약해보겠습니다. ① 직경 d = 3cm ② 인장하중 P = 30kN ③ 푸아송비 μ = 1/m = 0.3 ④ 탄성계수 E = 200GPa 그리고 ..