地特四等申論題
111年
[土木工程] 靜力學概要與材料力學概要
第 四 題
四、兩種分別為圓形(直徑 D)及方形(邊長 B)的均質彈性材料斷面(如圖 4 所示)。若兩種斷面承受相同之彎矩,且其最大彎曲應力相同,則圓形斷面直徑 D 與方形斷面邊長 B 之關係為何?又若兩種斷面承受相同之剪力,且其最大剪應力相同,則 D 與 B 之關係為何?(25 分)
📝 此題為申論題
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本題測驗對於基本幾何斷面的「斷面模數 (Section Modulus)」與「最大剪應力公式」的熟悉度。解題關鍵在於分別列出圓形與方形的彈性彎曲應力公式(σ = M/S)及最大橫向剪應力公式(矩形 τ_max = 3V/2A,圓形 τ_max = 4V/3A),將相同應力與內力作為條件建立等式,即可推導出 D 與 B 的比例關係。
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【解題關鍵】熟記圓形與方形斷面的斷面模數公式($S$)及最大剪應力與平均剪應力的關係式(矩形 $1.5\tau_{avg}$,圓形 $1.33\tau_{avg}$),並代入等式求解。 【解答】 一、最大彎曲應力相同時之 D 與 B 關係
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