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普考申論題 106年 [機械工程] 機械力學概要

第 一 題

📖 題組:
有個應力狀態為σx = -15 MPa,σy = 9 MPa 及τxy = 5 MPa。
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

求解主應力(principal stresses)及其方向。(10 分)

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遇到平面應力狀態求主應力,應立即聯想「主應力公式」或「莫耳圓(Mohr's Circle)」。解題時先計算平均應力與莫耳圓半徑求得主應力大小,再利用 tan(2θp) 求出主平面角度,並務必代入轉換公式確認角度與主應力的對應關係。

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【解題關鍵】利用平面應力轉換公式求取主應力(最大、最小正向應力)及其發生之主平面角度。 【解答】 已知條件:

小題 (二)

繪製主應力元素(principal stress element)。(10 分)

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看到此題,應立即聯想到平面應力狀態的「主應力公式」與「莫耳圓」。解題關鍵在於:先計算平均正向應力與莫耳圓半徑以求得最大與最小主應力;接著利用公式求出主平面方位角,並代入驗證以確認各主應力對應的軸向;最後以文字或幾何關係精確描述主應力元素的旋轉角度與受力狀態,作為繪圖的依據。

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【解題關鍵】利用主應力公式與主平面方位角公式,求得主應力大小與方向後,繪製出旋轉特定角度且無剪應力作用的應力元素。 【解答】 已知應力狀態:

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