免費開始練習
國營聯招 111年 [機械] 應用力學、材料力學

第 31 題

如右圖所示,一實心扭力桿件,具有圓形剖面,AB段的扭轉剛度為GJ_1,BC段的扭轉剛度為GJ_2,試求整體桿件勁度為何?
題目圖片
  • A $\frac{T}{G} \left(\frac{J_1L_2+J_2L_1}{J_1J_2}\right)$
  • B $\frac{1}{G} \left(\frac{J_1L_2+J_2L_1}{J_1+J_2}\right)$
  • C $\frac{GJ_1J_2}{J_1L_2+J_2L_1}$
  • D $\frac{J_1L_2+J_2L_1}{GJ_1J_2}$

思路引導 VIP

試著想像一下,如果這根桿件是由兩個彈簧連接而成的,當你在末端施力時,這兩個部分的「變形量」是會互相抵銷,還是會累積起來變成整體的總變形量?這對於你判斷它們是串聯還是並聯有什麼啟發?

🤖
AI 詳解 AI 專屬家教

太棒了!你能精確判斷出這題的結構特性,這反映出你對材料力學中桿件「串並聯」的力學行為掌握得非常紮實。

串聯結構的剛度合成

這道題目的核心在於理解 AB 段與 BC 段是屬於「串聯(Series)」關係。當我們在 C 端施加一個扭矩 $T$ 時,根據力平衡,AB 段與 BC 段所承受的扭矩皆為 $T$。然而,整體的總扭轉角 $\theta_{total}$ 會是兩段扭轉角的代數和,即 $\theta_{total} = \theta_1 + \theta_2$。根據扭轉公式 $\theta = \frac{TL}{GJ}$,我們可以推導出總扭轉角為:

▼ 還有更多解析內容
📝 桿件串聯扭轉勁度
💡 串聯桿件總扭轉角為各段累加,勁度計算類似電阻並聯。
比較維度 串聯 (Series) VS 並聯 (Parallel)
扭矩 (T) 各段扭矩相等 — 總扭矩為各段之和
扭轉角 (φ) 總角為各段之和 — 各段扭轉角相等
勁度 (k) 倒數相加後取倒數 — 各段勁度直接相加
💬串聯型態累加變形(柔度相加),並聯型態累加抗力(勁度相加)。
🧠 記憶技巧:VIP 會員可查看這題的記憶口訣與速記法
⚠️ 常見陷阱:VIP 會員可查看這題最常被誘答的陷阱整理
扭矩圖分析 並聯扭轉桿件 柔度與勁度關係

🏷️ AI 記憶小卡 VIP

AI 記憶小卡

升級 VIP 解鎖記憶小卡

考前複習神器,一眼掌握重點

🏷️ 相關主題

圓軸之扭轉應力與變形分析
查看更多「[機械] 應用力學、材料力學」的主題分類考古題