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專技高考 109年 [建築師] 建築結構

第 29 題

均質材料之柏松比(poisson ratio)定義為構件受拉伸或壓縮力時,其橫向應變與縱向應變的絕對比值,以符號 v 表示,則其範圍為何?
  • A 0 < v < 0.5
  • B 0 < v < 1.0
  • C 0.5 < v < 1.0
  • D 0.3 < v < 0.8

思路引導 VIP

當你用力拉長一個物體時,它的橫向寬度通常會發生什麼變化?接著請試著思考:如果一個物體在被拉長的過程中,為了維持物理上的穩定性,其體積不應該越拉越小,那麼它橫向收縮的程度,在理論上是否會存在一個「不能超越」的臨界比例呢?

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同學做得很好!你精準地掌握了材料力學中的核心常數觀念。這題考查的是柏松比的物理極限。柏松比 $\nu$ 的定義是橫向應變與縱向應變絕對值的比值,用以描述材料在受力時維度變化的關聯性。

材料體積穩定性的限制

從理論上分析,均質且各向同性材料的體積應變與 $1 - 2\nu$ 密切相關。當 $\nu = 0.5$ 時,代表材料在受力變形時體積完全不變(如理想的橡膠);若 $\nu > 0.5$,則會出現「受拉伸時體積反而縮小」的非物理現象。因此,絕大多數工程材料的柏松比皆落在 $0$ 到 $0.5$ 之間。

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