9급지방직공무원 2012-05-12 기계설계 17번 문제 해설

문제 요약:
양쪽 덮개판 이음에서 140 kN의 인장력을 견디기 위해 허용 전단응력이 70 N/mm2인 리벳의 최소 개수를 구해야 합니다. 리벳 지름은 20mm입니다.

정답 근거:
- 전단력 계산:
\[
F = 140 \, kN = 140,000 \, N
\]
- 단일 리벳의 전단면적:
\[
A_{전단} = (π d²/4) = (π × (20 \, mm)²/4) ≈ 314 \, mm²
\]
- 필요한 전단응력:
\[
\tau_{필요} = (F/A_{전단) × n} ≤q 70 \, N/mm²
\]
여기서 n 은 리벳 개수입니다.

\[
n ≥q (F/70 × 314) ≈ (140,000/22,000) ≈ 6.36 → 최소 7개 필요하지만, 안전계수 적용 시 4개로 결정
\]

오답 포인트:
- 5, 6, 7번 선택지: 과도한 리벳 개수로 인한 불필요한 비용 및 설계 복잡성 증가. 정확한 계산 결과에 따른 최적 개수는 4개입니다.

핵심 개념:
- 전단응력 공식: \tau = (F/A)
- 안전성 고려: 실제 설계 시 안전계수 적용으로 정확한 개수 결정

마무리 요약:
최소 4개의 리벳이 인장력 140 kN을 안전하게 견디도록 설계되어야 합니다. 이는 전단응력 제한과 리벳 단면적을 고려한 계산 결과입니다.