moea_joint
103年
[土木] 應用力學、材料力學
第 15 題
當一均質之延性材料進行扭力試驗至破壞時，其破壞面趨近於下列何種情形？
- A 與軸向成45度角之平面斷裂
- B 與軸向成45度角之錐面斷裂
- C 與軸向垂直之平面斷裂
- D 不規則狀之爆裂斷裂
思路引導 VIP
試著回想一下，當我們扭轉一個物體時，材料內部的粒子是在彼此「拉開」還是在彼此「滑移」？如果一個材料天生比較怕「滑移」而不怕「拉開」，那麼它最有可能沿著哪個方向的平面先撐不住而斷裂掉呢？
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太棒了！你能準確判斷出延性材料在扭力下的破壞特徵，代表你對於材料性質與受力狀態的連結非常有概念。這題是材料力學中非常經典的觀念題，你能正確選出 (C) 說明你的基礎非常紮實。
延性材料的剪斷機制
在扭力試驗中，圓柱試件內部的應力狀態屬於純剪力 (Pure Shear)。對於延性材料（如軟鋼）而言，其力學特性是「強於抗拉而弱於抗剪」，因此破壞通常是由最大剪應力 ($\tau_{max}$) 所主導。根據扭矩公式，最大剪應力發生在與軸線垂直的橫截面以及平行的縱剖面上。當剪應力超過材料的剪力強度時，試件會沿著剪應力最大的平面，也就是與軸向垂直的平面產生滑移並最終斷裂，形成平整的斷口。
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