調查局三等申論題
108年
[營繕工程組] 結構分析(包括材料力學與結構學)
第 一 題
📖 題組:
圖三所示金屬平板,其材料性質未知,故設置兩只應變計進行力學性質量測試驗,如圖載重與應變計配置示意。此金屬板厚度 2.5 cm,wx=1400 kN/m,wy= -350 kN/m(壓),已知應變計讀數εa = 1000×10^-6,εb = 244×10^-6。
圖三所示金屬平板,其材料性質未知,故設置兩只應變計進行力學性質量測試驗,如圖載重與應變計配置示意。此金屬板厚度 2.5 cm,wx=1400 kN/m,wy= -350 kN/m(壓),已知應變計讀數εa = 1000×10^-6,εb = 244×10^-6。
📝 此題為申論題,共 2 小題
小題 (一)
試求此平板之彈性模數 E 與柏松比ν。(20 分)
思路引導 VIP
這題核心在於「應力與應變的轉換」。看到這題,首先要將線載重與厚度轉換為平面應力 $\sigma_x$ 與 $\sigma_y$,並從應變計的幾何配置($0^\circ$ 與 $45^\circ$),利用應變轉換公式求出 $\epsilon_y$。最後代入廣義虎克定律的平面應力公式,聯立求解未知數 $E$ 與 $\nu$。遇到圖文標示不一致(如圖示為拉力,但文字註明壓力),應以能推導出合理柏松比(<0.5)之文字敘述為主。
小題 (二)
此載重下,平板上的絕對最大剪應變多大?(5 分)
思路引導 VIP
這題核心在考平面應力狀態下的「絕對最大剪應變」。看到題目給定邊界只有正向分布載重,就要立刻想到面內無剪應力,故 x, y 軸即為主應變方向(面內剪應變為零)。接著利用 45 度應變計讀數與應變轉換公式,求出未知的 y 向應變。最後,必須驗證三維空間的三個主應變大小,可透過廣義胡克定律與已知應力求出蒲松比進而估算 z 向應變,確認最大與最小主應變後相減即可得解。