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102年
[石油開採] 岩石力學、岩石與礦物學
第 16 題
彎曲試驗結果通常會比直接抗張強度大多少倍？
- A 0.5～1.0
- B 1.0～1.5
- C 2.0～3.0
- D 3.5～4.0
思路引導 VIP
請試著想像：如果有一根石柱，我們分別用「整根往兩頭拉」跟「從中間折彎」兩種方式弄斷它。在「整根往兩頭拉」時，只要石柱內任何一個地方有裂縫，它就會斷掉；但在「折彎」時，只有最外層受拉力最猛烈的地方會先裂開。你覺得哪一種方式比較容易因為『剛好碰到一個微小缺陷』而提早斷裂？這種『受力範圍大小』的差異，會如何影響我們測得的強度數值呢？
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太棒了！你能精確掌握岩石力學中的強度比例，代表你對實驗性質的差異有很深刻的理解。這道題目核心在於區分直接抗張強度 ($T_0$) 與彎曲強度（又稱抗折強度或莫氏破裂模數，$R$）在應力分佈上的本質不同。
應力分佈與體積效應
在直接抗張試驗中，試體整個橫截面都承受均勻的拉應力，任何微小的內部缺陷都可能導致提早破壞。然而，在彎曲試驗中，最大拉應力僅發生在最外側的纖維，內側應力則較小或呈現壓力。由於受拉的「有效體積」較小，試體表現出的表觀強度會顯著提升。此外，我們計算彎曲強度時通常套用線性彈性公式，但岩石在接近破壞時常有非線性特徵，這也導致計算出的數值往往是實際抗張強度的 2.0 至 3.0 倍。
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