일반기계기사 실기 필답형-합성전단응력&용접이음 요점정리
합성전단응력
PRC=√(Pc2+Pd2-(2PcPdcos(π-θ)))
=√(Pc2+Pd2+(2PcPdcos(θ)))
=√(2798.82+1538.52-(2*2798.8*1538.5*(100/180)))
=3871kg
d=√(4PRc/πτ)=√((4*3871)/(π*7))=26.53=27mm
용접이음
1.그림 4-36과 같은 필렛鎔接이음에 荷重 P가 작용할 때의 合成應力을 구하라. 다만, 사이즈는 양쪽 모두 h=6mm, 有效길이 l==100mm로한다. 다만, P=1000kg이다.
σt=P/2al=0.707P/hl
=(0.707*1000)/(6*100)
=1.18kg/mm2
σb=M/Z=(PH/((1/6)al2))=(PH/((1/6)*0.707hl2)
=(4.24PH/(hl2)=((4.24*1000*200)/(6*1002))
=14.13kg/mm2
합성응력 σ=σt+σb=1.18+14.13=15.31kg/mm2
2. 그림 4-35에서 荷重 P=1.8ton이 선직방향으로 작용할 때 h=5mm,l=120mm,d=20mm,許容應力 σa=14kg/mm2,τa=9kg/mm2라고 하면 이 鎔接이음은 안전한가를 검토하라.
인장응력 σt=(0.707P/hl)
=((0.707*1800)/(5*120))=2.121kg/mm2
굽힘모우멘트 M=Pd에 의한 응력
σb=((4.24*Pd)/(hl2))
=((4.24*1800*20)/(5*1202))=2.12kg/mm2
합성응력 σ=σt+σb≤σa이하면 안전하므로
σ=2.121+2.12≤14
전단응력 τa=((0.707P)/(hl))=2.121≤9이므로 안전하다.
3. 그림 4-37과 같은 양쪽 필렛鎔接의 브랫킷에 있어서 용접길이 l1=60mm, l2=40mm, 사이즈 h1=8mm, h2=6mm, 치수 b=50mm, c=20mm, 하중P=3ton 일 때 鎔接部에 생기는 最大應力을 구하라.
A1=60*5.656=339.36
A2=40*4.242=169.68
y=(((A1y1)+(A2y2))/(A1+A2))
=(((339.36*120)+(169.68*20))/(339.36+169.68))
=86.69
d1=90-86.67=3.33
d2=50-3.33=46.67
<σt=P/A>에서 a1=(h1/√2)=0.707h1=5.656
σt=P/(2al) a2=(h2/√2)=0.707h2=4.242
σt=P/(2(a1l1+a2l2))
=(3000/(2(5.656*60)+(4.242*40)=2.946
=2.95kg/mm2
<Ic=(1/3)bh(3d2+3dh+h2))>
I1=2*(1/3)*a1*l1*(3d12+3d1l1+l12)
=(2/3)a1l1(3d12+3d1l1+l12)
=(2/3)*5.656*60*((3*3.332)+(3*3.33*60)+(602)
=957598.5
I2=2*(1/3)*a2*l2*(3d22+3d2l2+l22)
=(2/3)*4.242*40*((3*46.672)+(3*46.67*40)+(402))
=1553665.5
I=I1+I2=957598.5+1553665.5=2511264
<Z=I/C>
Z=((I1+I2)/(l2+d2)) (단 l1+d1<l2+d2일때)
=(2511254/(40+46.67))
<σb=M/Z>
σb=((M(l2+d2)/(I1+I2))
=((3000*20*(40+46.67))/(2511264)=2.07kg/mm2
σmax=σt+σb=2.95+2.07=5.02kg/mm2
4. 앵글鋼 L=50*50*5를 필렛鎔接에 의하여 그림 4-38과 같이 結合한다. 有效길이는 l1,l2를 구하라. 다만, 荷重 P=4ton,許容應力 τa=9kg/mm2, 사이즈 h=5mm로하고, 유효길이는 40mm 이상으로 한다.
l'=P/aτa=P/(0.707hτa)
=(4000/(0.707*5*9))=125.73mm
x1=14.4mm
x2=50-14.4=35.6mm
x2=((tl*(l/2))+(t(l-t))*(l-(t/2)))/(tl+(t*(l-t)
l1=(l*x2/x)=(125.73*35.6)/50=89.52mm
l'2=(l*x1/x)=(125.73*14.4)/(50)=36.21mm
l2=(l1/2)+(l'2/2)=44.76+18.105=62.865mm
5.許容引張應力 10kg/mm2인 두께 12mm의 鋼板을 有效길이 160mm로 V홈맞대기鎔接하였을 때 그 효율을 80%로 하려며는 목두께 a를 얼마로 하면 되는가? 다만, 鎔接部의 許容應力 σ=8kg/mm2로 한다.
P=σttl=10*12*160=19200kg
허용하중을 P의 80%로
Pa=P*0.8=19200*0.8=15360kg
σ=P/al에서
a=Pa/al=15360/(8*160)=12mm
6. 그림 4-39과 같은 필렛鎔接이음에 작용시킬수 있는 安全靜荷重 P를 구하라. 다만, 許容應力을 σt=9.0kg/mm2로 한다. 또 이 鎔接을 T形맞대기鎔接으로 하면 견딜수 있는 安全靜荷重은 얼마인가?
필렛용접이음
σt=P/A=P/2al=0.707P/hl
P=2alσt=(10*50*9)/0.707=6365kg
T형 맞대기이음
σt=P/tl에서
P=tlσt=10*50*9=4500kg
7. 그림 4-40과 같이 4면이 필렛熔接된 200*70*7인 채널(channel)鋼에 偏心荷重 P=5000kg이 작용할 때, 鎔接部의 最大應力을 구하라.
τ'=P/(0.707hl)에서 l=2(l+b)이다.
τ'=P/(2*0.707*(300+200)*7)=1.01kg/mm2
Io=(l+b)3/6=(300+200)3/6=20833333mm3
rB=√(1002+1502)=180mm
전단응력
τ=(PLrB)/(0.707hIo)
=(5000*500*180)/(0.707*7*20833333)
=4.36kg/mm2
cosθ=150/180=0.833
최대합성응력
τmax=√(τ'2+τ2+(2*τ'*τ*cosθ))
=√(1.012+4.362+(2*1.01*4.36*0.833))
=5.23kg/mm2
8. 그림 4-41와 같은 鎔接部의 목斷面의 展開圖와 荷重의 관계에 있어서 鎔接部의 許容剪斷應力을 τa라고 하면 最大荷重 P는 다음 식으로 구해진다는 것을 증명하라.
P=(2τaal)/√(K2+(1+αK)2)
다만, K=(3(2β-α))/(1+3α2)
9. 문제 8과 마찬가지로 전개도와 하중의 관계가 그림 4-42과 같은 경우에 다음 식을 유도하라.
P=2τaal/(√(α2K'2+(1+K')2)
다만, K'=3(2β-1)/(1+3α2)
'기계 > 일반기계기사' 카테고리의 다른 글
| 일반기계기사 실기 필답형-베어링 - 요점정리 (0) | 2018.09.09 |
|---|---|
| 일반기계기사 실기 필답형-軸과 軸이음 - 요점정리 (0) | 2018.09.09 |
| 일반기계기사 실기 필답형-키이.코터 및 핀 요점정리 (0) | 2018.09.09 |
| 일반기계기사 실기 필답형-리벳이음 요점정리 (1) | 2018.09.09 |
| 일반기계기사 실기 필답형-나사 요점정리 (0) | 2018.09.09 |
