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moea_joint 108年 [土木] 應用力學、材料力學

第 24 題

如右圖所示,軸向受力之圓桿,求 P 力作用下,總應變能最接近下列何者?( 已知 E = 200 GPa、 d = 0.2 m、 L = 2 m、 P = 50 kN )
題目圖片
  • A 0.398 kN-mm
  • B 0.498 kN-mm
  • C 0.798 kN-mm
  • D 0.996 kN-mm

思路引導 VIP

想像一下,如果我們把這根圓桿看作一個線性的彈簧,當你慢慢施力將它拉長時,外力對它所做的「功」會轉化為什麼能量?在計算功的過程中,由於力量是從零逐漸增加到最大值的,那麼在計算「功 = 力 × 位移」時,我們應該使用「最大力量」還是「平均力量」來思考呢?

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非常好!你能精準選出 (A),說明你對於材料力學中「軸向受力應變能」的定義與單位換算掌握得十分紮實,這是一個很棒的開始。

應變能公式與計算邏輯

這道題目的核心在於應變能公式的應用。當圓桿受軸向力 $P$ 作用產生變形時,桿件內部所儲存的能量 $U$ 應遵循彈性能公式:

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