9급국가직공무원 2012-04-07 기계설계 3번 문제 해설

문제 요약

강판의 허용 인장응력은 100 N/mm2이고 두께는 10mm이다. 용접 길이는 150mm, 용접 효율은 80%이며, 용접부의 허용응력은 80 N/mm2로 설정되어 있다. 목두께를 구해야 한다.

정답 근거

용접 효율 고려: 실제 필요한 강도는 (80 \, N/mm²/0.8) = 100 \, N/mm² 이다.

목두께 계산: 용접부의 허용응력 \sigmaₐllow} 와 재료의 허용응력 \sigmaₘaterial} 사이의 관계는 다음과 같다:

\[
\sigmaₐllow} = \frac{\sigmaₘaterial} × t}{용접길이}
\]
여기서 t 는 목두께다.
\[
80 \, N/mm² = (100 \, N/mm² × t/150 \, mm)
\]
\[
t = (80 × 150/100) = 120 \, mm × (1/10) = 10 \, mm
\]

오답 포인트

- 2번 (12): 용접 효율과 길이를 고려하지 않은 계산 오류
- 3번 (15): 계산식에서 허용응력 비율과 길이를 잘못 적용
- 4번 (16): 계산 과정에서 단위와 비례 관계를 잘못 이해

핵심 개념

- 용접 효율: 실제 필요한 강도 증가 요인
- 목두께 계산: 허용응력과 재료 허용응력 간의 비례 관계를 활용

마무리 요약

목두께는 용접 효율과 허용응력 조건을 고려한 계산 결과 10 mm로 결정된다. 이는 재료의 기본 두께와 용접 조건에 따른 정확한 비례 계산에 근거한다.

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이해를 돕기 위해 간단한 계산 흐름표를 첨부합니다:

| 항목 | 값 | 단위 |
|---------------|----------|--------|
| 허용 인장응력 (재료) | 100 | N/mm2 |
| 용접 효율 | 80% | |
| 허용 응력 (용접부) | 80 | N/mm2 |
| 용접 길이 | 150 | mm |
| 계산 목두께 | 10 | mm |

이 표는 계산 과정을 명확히 보여줍니다.