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공학 문제해결

【재료역학】 열응력 문제 풀이 최초 작성 : 2017.07.27최종 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. [문제이해] 문제를 보시면 양단이 고정된 봉에서 열이 작용할 때에 발생하는 '열응력'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..
【열역학】 중심(중간)온도 구하기 열역학 문제를 풀다보면 가끔 등장하는 개념이 있습니다. 바로 "중심 온도"라는 것인데요. 이는 '중간 온도'라고도 불리는 것 같습니다. 문제에서는 중심 온도로 풀라고 주어지지 않는 경우가 많아서 처음 풀면 다들 틀리는 문제 유형인거 같습니다.중심온도는 기호로 Tm이라 일반적으로 표기합니다. T는 temperature의 첫글자이고, m은 중간 middle의 첫글자입니다. 그럼 T'H와 T'L은 예상 되시죠? 네. high와 low 입니다. 중심온도로 풀어야하는 문제가 가끔 등장할 때면 당황하는 분들이 자주 있습니다. 저도 물론 처음엔 당황했었고 왜 이렇게 푸는지 이해가 도통 되지 않았습니다. 정확성을 요구하는 공학이 말이에요!! 대충 중간값으로 때려박다니!! 그런데 그렇게 푸는 문제가 열/유체 역학에서는 ..
【수학,공학】 마력(hp) 단위변환 [단위 설명] 1. 마력 : 영어로 horse power로 단위는 앞 철자를 따서 hp로 적는다. 동력이나 일률을 측정/나타내는 단위이다. 2. 파운드(lb) : 영국단위1 lb = 0.4535 kg 3. 피트(ft) : 길이에 대한 단위1 ft = 30.3 cm = 12 in 4. 초(sec) : 시간에 대한 단위1 hr = 60 min = 3600 sec [단위 변환 설명] 1 마력은 말이 75kg의 물체를 1초동안 1m를 갈 수 있다는 단위이다. 문제를 풀때의 답이 위 사진의 우측의 단위로 답이 나오게되는데, 마지막에 이를 hp로 단위변환해야하는 문제가 자주있다. 위 관계를 이용해서 풀면 된다.
【기계진동】 예제 2-10 문제풀이, 단조해머 모루의 응답 [기계진동] p170 예제 2-10) 단조해머 모루의 응답 [문제] 무게가 5,000N인 단조해머의 모루가 강성이 5X10^6 N/m이고 점성감쇠상수가 10,000 N-s/m 인 기초 위에 지지되어 있다. 어떤 단조작업에서 1,000N의 무게를 갖는 해머의 머리(낙하 무게 또는 해머)를 모루 위 2m 높이에서 떨어뜨린다.(그림 2.29(a)). 정지해 있는 모루에 해머의 머리가 충돌한 후 모루의 응답을 구하라. 모루와 해머의 머리 사이 반발계수는 0.4로 가정한다. [문제해설] - 무게 5,000 N : 단위가 kg이 아니고 N임에 주의한다.- 충돌 : 두 물체가 충돌하여 에너지의 변화가 생긴다.- 반발계수 0.4 : 반발하는 정도가 0.4라는 말이다. [교재 문제풀이](위 사진에서부터 아래 사진들까지 ..
【기계진동】 예제 2-8 문제풀이, 고유진동수에 대한 스프링 질량의 영향 [기계진동] 예제 2-8 문제풀이, 고유진동수에 대한 스프링 질량의 영향 [문제]그림 2.19와 같은 스프링-질량계의 고유진동수에 스프링의 질량이 미치는 영향을 조사하라. [문제해설] 이제까지, 그리고 앞으로도 스프링의 질량을 무시하고 항상 문제를 푸는데, 이번 문제에서는 그 무시한 스프링의 질량을 고려하여 고유진동수를 구해보고 특성에 대해 알아보는 문제이다. [문제풀이] 1. 교재에서의 풀이 방법(위 사진에 이어서 아래 사진까지) 2. 상세한 문제 풀이ⅰ) 위 문제를 간단하게 그리면 다음과 같다. 이때, 물체의 질량은 m이고 변위를 x(t)로 표현한다. 그리고 스프링은 처음부터 끝까지 표현되며(문제에서는 중간에만 표현하였는데, 이는 나중에 적분할때 구간 설정이 잘못되었다는 것을 알 수 있다. 따라서, ..
【기계진동】 예제 2-7 문제풀이, 디젤 엔진 압력계 기계진동 예제 2.7 문제풀이 [문제] 단기통 4행정 디젤 엔진의 배기 장치가 소음기에 연결되어 있는데, 그 내부 압력을 그림 2.18에 보이는 간단한 U관 압력계로 측정하려고 한다. 600rpm의 엔진속도에서 수은주의 진동 고유진동수가 소음기의 압력 변동 주파수보다 3.5배 낮게 하기 위한 압력관의 최소 길이를 구하라. [문제해설] - 단기통 : 실린더 1개- 4행정 : 압축, 폭발, 팽창, 배기- 소음기 : 소음을 잡는 기계- 600 [rpm] = 5 [hz] = 10π [rad/s] 1. 교재 문제풀이 2. 상세한 문제풀이이 문제를 간단하게 그리면 위와 같이 그릴 수 있다. 엔진에서 배기장치를 통해 배기가스가 나가는데, 소음기를 지나간다. 그때에 소음기에서의 압력을 측정하기 위해 U관을 설치하였는데..
【기계진동】 예제 2-6 문제풀이, 복합진자의 고유진동수 [기계진동] Chap.2) Free Vibration of single DOF // p.149 예제 2-6) [문제]한 점에서 피벗지지되어 있는 강체는 자체 중력에 의하여 피벗점을 중심으로 진동하게 된다. 이와 같은 계를 복합진자(compound pendulum)라고 한다(그림 2.15). 이 계의 고유진동수를 구하라. [문제해설] - 피벗지지 : 나사같은 걸로 고정시켜놨다고 이해하면 된다.- 복합진자 : 고정된 한 축이나 점의 주위를 일정한 주기로 진동하는 단진자와 같이 중력의 작용으로 진동을 계속하는 것을 말한다.- 고유진동수 : 고유진동에의 진동수를 말한다. 예를 들면, 1자유도의 진동계에서 질량 m, 스프링 상수 k라고 하면 다음 식으로 정의된다. 고유진동수 = 1/2π √(k/m) [문제풀이]ⅰ..
【기계진동】 예제 2-5 문제풀이, 풀리계의 고유진동수 기계진동 Chap.2) Free Vibration of single DOF // p.145 예제 2-5) [문제]그림 2.13(a)에 나타난 계의 고유진동수를 결정하라. 풀리의 질량과 마찰은 무시한다. [문제해설] 이번 문제는 그림을 보면 undamped free vibration system이라는 것을 알 수 있는데, 해당 계의 운동방정식을 알아야한다. 그리고 모델링을 통해서 문제를 푼다. [문제풀이] 1. 교재 풀이 사진 첨부(위 사진부터 교재풀이가 나와있습니다.) 2. 아래부터 상세하게 풀이하겠습니다.그림 2.13(a)를 간단하게 위 사진의 (a)처럼 그렸습니다. 그리고 우측에 (b)처럼 모델을 그렸습니다. 우리는 (a)를 (b)처럼 모델링하여 문제를 간단하게 풀 수 있습니다. 이때, 이전 문제와 ..
【기계진동】 예제 2-1 문제풀이, 물탱크의 조화응답 [재료역학] - 【기계진동】 예제 1-7 문제풀이, 기중기 드럼의 등가 스프링상수 k 기계진동 Chap.2 Free Vibration of single DOF // p.139 ex)2-1 [문제] 그림 2.10(a)에 보이는 물탱크 기둥은 높이가 90m이고, 안지름이 2.4m, 바깥지름이 3m인 관형 단면을 가진 강화콘크리트로 만들어져 있다. 탱크 무게는 물을 포함해서 3x10^5 kg 이다. 기둥 질량을 무시하고 강화콘크리트의 Young률을 30GPa로 가정해서 다음을 결정하라.a. 물탱크의 횡진동 고유진동수와 고유시간주기b. 초기 횡변위 0.3m에 의한 물탱크의 진동응답c. 물탱크가 겪는 최대 속도와 최대 가속도 [문제 해설] - 물탱크 기둥 높이 90m : l = 90 [m]- 안지름 2.4m : ..
【기계진동】 예제 1-7 문제풀이, 기중기 드럼의 등가 스프링상수 k [문제] 예제 1-7) 기중기 드럼의 등가 스프링상수 k 강철 로프를 감는 기중기 드럼이 그림 1.31(a)와 같이 외팔보 끝에 설치되어 있다. 풀려 나간 길이가 l일 때 등가 스프링상수를 결정하라. 로프 단면의 평균 직경을 d, 로프와 외팔보의 Young률은 모두 E로 가정한다. [문제해설] 기중기는 물체를 들어올리거나 내리는 역할을 하는 기계장치입니다. 이 기중기가 위에 있는 그림과 같이 드럼 형식으로 되어있는데, 이것으로 물체를 움직이다가 강철 로프의 길이가 l이 되었다. 이 때의 모습을 진동역학적으로 보았을때의 등가스프링 상수를 구하는 문제이다. 우측의 그림을 보면 어떤식으로 로프가 풀리는지 이해가 될 것이다. [문제풀이] 먼저, 윗 그림을 조금 더 쉽게 이해할 수 있도록 FBD(free body..

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