技術士一次試験 機械部門 令和7年 Ⅲ-9 解答・解説|主せん断応力とモールの応力円

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令和7年度 技術士第一次試験 機械部門 専門科目 Ⅲ-9 問題文 平面応力状態にある地点の主せん断応力の絶対値を求める問題
技術士一次試験 機械部門 令和7年 Ⅲ-9 解説 正答④ 75MPa 主せん断応力の公式とモールの応力円から求める

正答

④ 75 MPa

解き方のポイント

主せん断応力を公式に代入するだけの問題です。公式さえ覚えていれば確実に取れます。

主せん断応力は τ1,2=±√{((σx−σy)/2)²+τxy²} で求められます。

数値を代入すると τ1,2=±√{((120−30)/2)²+60²}=±√(45²+60²)=±√(2025+3600)=±√5625=±75 MPa です。

45と60の直角三角形なので、3:4:5の比から斜辺が75になると気づけば、√の計算をせずに一瞬で出せます。一次試験で使える電卓は四則演算・√・%程度に限られ、関数電卓は使えないため、こうした数の組み合わせに敏感になっておくと有利です。

モールの応力円で確認することもできます。A(120, 60)とB(30, −60)を結んだ線分の中点が中心C(75, 0)で、円の半径がそのまま主せん断応力になります。主応力を求めたい場合も同じ円から読めるので、応力円は描けるようにしておいてください。

この問題で問われている知識

主せん断応力/モールの応力円/平面応力状態/主応力

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