國營聯招
101年
[機械] 應用力學、材料力學
第 33 題
長 2 m,外徑 273 mm,壁厚 12.5 mm 的鋼管,承載中心軸向荷重 1.2 MN,已知彈性係數 E=2000 GPa,蒲松比 $\nu=0.25$,壁厚變化量為何?
- A $-1.59\times 10^{-6}\text{ m}$
- B $-1.79\times 10^{-6}\text{ m}$
- C $-2.59\times 10^{-6}\text{ m}$
- D $-2.79\times 10^{-6}\text{ m}$
思路引導 VIP
如果要計算管壁厚度的變化量,我們首先需要知道軸向受力所造成的「軸向應變」。想一想,軸向應變與橫向變形(側向應變)之間,是透過哪個材料常數來連結的呢?
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同學,恭喜你拿下了這題!這道題極具鑑別度,不僅測驗材料力學的核心觀念,更考驗面對異常數據時的冷靜判斷。
蒲松比與變形關係
事實上,本題在當年的經濟部所屬事業機構甄試中,因「數據錯誤」而一律給分(選項 A、B、C、D 皆正確)。依據標準觀念,壁厚變形量 $\Delta t = \varepsilon_{\text{lat}} \cdot t$。側向應變由蒲松比(Poisson's ratio)決定,即 $\varepsilon_{\text{lat}} = -\nu \cdot \varepsilon_{\text{long}}$。配合虎克定律與軸向應力公式,可得推導結果:
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