[9급 국가직 응용역학개론 2024년 3번]

그림과 같은 평면응력상태에 있는 응력요소의 주응력[MPa]과 최대전단응력[MPa]은?
응용역학개론
  1. ①
  2. ②
  3. ③
  4. ④

선지를 골라 바로 채점해 보세요.

정답 ② — 주어진 평면응력 상태에서 x축 방향 수직 응력(σx\sigma_x)은 10 MPa의 인장 응력, y축 방향 수직 응력(σy\sigma_y)은 10 MPa의 인장 응력, 그리고 전단 응력(τxy\tau_{xy})은 5 MPa입니다. 이 값을 사용하여 주응력과 최대전단응력을 계산하면, σ1=15\sigma_1 = 15 MPa, σ2=5\sigma_2 = 5 MPa, τmax=5\tau_{max} = 5 MPa가 도출됩니다.

선지별 오답 이유

  • ① 15 5 5√5는 최대전단응력이 555\sqrt{5}로 제시되어 있어, 계산된 5 MPa과 다르므로 옳지 않습니다.
  • ② 15 5 5는 계산된 주응력(σ1=15\sigma_1=15 MPa, σ2=5\sigma_2=5 MPa) 및 최대전단응력(τmax=5\tau_{max}=5 MPa)과 정확히 일치하므로 정답입니다.
  • ③ 10 5 5√5는 주응력(σ1=10\sigma_1=10 MPa)과 최대전단응력(τmax=55\tau_{max}=5\sqrt{5} MPa)이 계산 결과와 다르므로 옳지 않습니다.
  • ④ 10 5 5는 주응력(σ1=10\sigma_1=10 MPa)이 계산 결과와 다르므로 옳지 않습니다.

관련 개념

평면응력 상태에서 주응력(σ1,2\sigma_{1,2})과 최대전단응력(τmax\tau_{max})은 모어 원 또는 응력 변환 공식을 통해 구할 수 있습니다.
주응력은 σ1,2=σx+σy2±(σx−σy2)2+τxy2\sigma_{1,2} = \frac{\sigma_x + \sigma_y}{2} \pm \sqrt{\left(\frac{\sigma_x - \sigma_y}{2}\right)^2 + \tau_{xy}^2} 이고, 최대전단응력은 τmax=(σx−σy2)2+τxy2\tau_{max} = \sqrt{\left(\frac{\sigma_x - \sigma_y}{2}\right)^2 + \tau_{xy}^2} 입니다.
여기서 σx\sigma_x, σy\sigma_y는 수직 응력, τxy\tau_{xy}는 전단 응력입니다.

출처: 인사혁신처 공개 기출(공공데이터포털, 이용허락 제한 없음) · AI 초안 → 검수 완료 (2026-09-18)

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