안전율·허용응력 계산
1 출제 포인트 — 이렇게 나옵니다
출제 회차 2012년 3차 · 2013년 1차 · 2013년 2차 · 2013년 3차 · 2014년 1차 · 2014년 3차 · 2015년 3차 · 2016년 2차 · 2017년 1차 · 2017년 2차 · 2017년 3차 · 2018년 1차 · 2018년 3차 · 2021년 3차 · 2022년 2차
2 쉬운 설명
안전율은 재료가 견디는 한계(인장강도 같은 기준 강도)가 실제로 허용하는 응력(허용응력)의 몇 배인지를 나타내는 값입니다. 안전율이 클수록 허용하는 힘에 비해 재료가 견디는 힘에 여유가 많다는 뜻입니다.
먼저 두 용어를 구분합니다. 인장강도는 재료를 잡아당겨 끊어질 때까지 견디는 최대 응력이고, 허용응력은 안전하게 쓸 수 있는 최대 응력입니다. 한계는 인장강도 쪽, 안전하게 쓰는 값은 허용응력 쪽입니다.
안전율을 구할 때는 안전율 = 인장강도 ÷ 허용응력 입니다. 인장강도가 420MPa이고 허용응력이 140MPa이면 420 ÷ 140 = 3 이므로 안전율은 3입니다.
허용응력을 구할 때는 식을 바꿔 허용응력 = 인장강도 ÷ 안전율 로 계산합니다. 인장강도가 250 N/mm²이고 안전율이 4이면 250 ÷ 4 = 62.5 이므로 허용응력은 62.5 N/mm²입니다.
기준 강도가 인장강도 대신 극한강도나 파괴강도라는 이름으로 나와도 틀은 같습니다. 안전계수는 극한강도 ÷ 허용응력이고, 값이 큰 쪽(강도)을 작은 쪽(허용값)으로 나눕니다. 응력 단위는 1MPa = 1N/mm² 입니다.
3 이 개념이 나온 기출문제
- 2022년 2차 49번
- 2021년 3차 49번
- 2018년 3차 59번
- 2018년 1차 55번
- 2017년 3차 42번
- 2017년 3차 52번
- 2017년 2차 52번
- 2017년 1차 51번
- 2016년 2차 50번
- 2015년 3차 44번
- 2014년 3차 52번
- 2014년 1차 51번
- 2013년 3차 49번
- 2013년 2차 51번
- 2013년 1차 59번
- 2012년 3차 51번
해설·법령 근거까지 가입 없이 보실 수 있습니다. 최신 5개년 문항은 여기 나오지 않습니다.
4 체크리스트 + 암기팁
- 안전율은 강도 ÷ 허용응력이다. 허용응력 ÷ 인장강도, 허용응력 ÷ 기초강도처럼 분자와 분모가 거꾸로 된 식은 안전율이 아니다.
- 허용응력은 인장강도 ÷ 안전율이다. 인장강도 250 N/mm², 안전율 4일 때 허용응력은 62.5 N/mm²이다.
- 인장강도 420MPa, 허용응력 140MPa이면 안전율은 420 ÷ 140 = 3 이다.
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- 안전율 1이면 허용응력이 인장강도와 같다는 뜻이다. 인장강도 420MPa일 때 안전율 2이면 허용응력은 210MPa, 안전율 4이면 105MPa이어야 한다.
- 나눗셈으로 구한 값과 다른 숫자(예: 250 ÷ 4 = 62.5 에 대해 42.5, 82.5, 102.5)는 정답이 아니다. 식을 세우고 직접 나눠 확인한다.