高考申論題
112年
[土木工程] 靜力學與材料力學
第 一 題
有一平面應力元素受應力如下圖所示,如此元素之最大主軸應力σ1為 10 MPa,請計算σx、最小主軸應力σ2、最大剪應力τmax、最大主軸應力之方向及最小主軸應力之方向。(25 分)
提示: σx1 = (σx + σy)/2 + (σx - σy)/2 * cos 2θ + τxy sin 2θ
(附圖:一平面應力元素,y方向標示 40 MPa且箭頭朝外,x方向標示 σx 且箭頭朝外,右上角標示 20 MPa 且上方箭頭朝左、右方箭頭朝下)
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
本題測驗平面應力轉換與莫耳圓之應用。解題關鍵在於:首先根據附圖正確判讀初始應力之正負號(注意壓縮與剪應力方向),接著利用主應力公式,由已知的最大主應力反求未知的 x 方向應力,最後應用應力不變量與幾何關係求出最小主應力、最大剪應力及其發生之角度。
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【解題思路】運用莫耳圓(Mohr's Circle)與平面應力轉換公式,先根據最大主軸應力反推未知的正向應力,再由應力不變量與幾何關係求得其他主應力與方向。 【詳解】 已知:
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