普考申論題
109年
[建築工程] 工程力學概要
第 三 題
三、圖示桁架,於點C承受一水平力P作用,已知桿件BD之斷面積為1920 mm2,楊氏係數為200 Gpa,且其伸長量不得大於0.8 mm,求最大作用力P為何?
(25分)
(25分)
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
本題結合「桁架靜力分析」與「材料力學軸向變形」兩大考點。解題思路如下:1. 分析整個桁架支承,由圖可判斷 A 點為鉸接支承(提供水平、垂直反力),D 點為滾接支承(僅提供垂直反力)。2. 利用整體平衡方程式,先求出支承反力。3. 採用「節點法」或「剖面法」求出目標桿件 BD 的軸力(以外力 P 為函數)。需特別注意桿件張壓力的方向判斷。4. 確認桿 BD 的長度(利用畢氏定理:寬5、高6)。5. 套用一維軸向變形公式 $\delta = \frac{FL}{EA}$,並代入限制條件 $|\delta| \le 0.8$ mm 計算 P 的上限。提醒:在判斷過程中會發現 BD 實際承受的是壓力,但工程實務上題目若僅給「伸長量(變形量絕對值)」限制,只需取絕對值計算即可,務必做好單位換算(GPa, mm, N)。
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【考點分析】 本題考查靜定桁架結構之反力求解、節點法求桿件內力,以及虎克定律中桿件軸向變形公式的應用與單位一致性。 【理論/法規依據】
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