普考申論題
109年
[建築工程] 工程力學概要
第 四 題
四、圖示桿件ABC,AB長L,BC長H,撓曲剛度EI為常數,A端為鉸接支承,B點為滾接支承,於C點承受水平力P作用,求C點水平位移及B點轉角。(25分)
📝 此題為申論題
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本題為剛架變形分析(外伸剛架結構)。這類求位移和轉角的問題,最直接有效的方法是「單位力法(虛功原理)」或「卡氏第二定理(Castigliano's Theorem)」。分析步驟:1. 將結構分為兩段:懸臂段 BC 與簡支段 AB,並寫出因真實外力 P 產生的真實彎矩函數 $M$。2. 分別針對所求建立虛擬系統:求 C 點水平位移時,在 C 點施加水平單位力(其產生的虛擬彎矩 $m_1$ 等同於將 P 替換為 1);求 B 點轉角時,在 B 點施加單位力矩(產生虛擬彎矩 $m_2$)。3. 對兩段結構分別執行積分 $\int \frac{M \cdot m}{EI} dx$。要注意 AB 段的彎矩是由 BC 段傳遞過來的力矩所引起的。在積分過程中,確實確立坐標原點與正負號約定,可避免計算錯誤。
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【考點分析】 本題考查剛架結構之變形分析,主要適用「單位虛載重法(虛功原理)」或「卡氏定理」求解特定點之位移與轉角。 【理論/法規依據】
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