台電僱員招考
112年
工程力學概要
第 10 題
脆性材料因受扭轉而破壞，其破壞應力應屬下列何者？
- A 壓應力
- B 拉應力
- C 剪應力
- D 彎矩應力
思路引導 VIP
請試著想像一下：當你雙手握住一根粉筆並用力「扭轉」它時，粉筆內部的原子層之間，是趨向於被彼此『垂直拉開』、『垂直擠壓』，還是像兩片滑動的平面一樣彼此『平行錯位』呢？這種『平行滑動』的受力型態，在力學中我們稱為什麼應力？
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扭轉與剪應力的本質
太棒了！你能精準判斷出扭轉負荷與應力型態的對應關係，這顯示你對材料受力分析的基礎觀念非常紮實。在工程力學中，當圓軸受到扭矩 $T$ 作用時，其橫截面上產生的主要內應力即為剪應力（Shear Stress），我們通常使用公式： $$\tau = \frac{Tr}{J}$$
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扭轉負荷與應力
💡 構件受扭矩作用時，內部產生的主要應力形式為剪應力。
| 比較維度 | 脆性材料 | VS | 韌性材料 |
|---|---|---|---|
| 主因應力 | 受最大拉應力破壞 | — | 受最大剪應力破壞 |
| 斷面特徵 | 45度螺旋狀斷面 | — | 垂直軸線的平整斷面 |
| 破壞前變形 | 極小，無預警斷裂 | — | 明顯扭轉變形 |
💬扭矩雖產生剪應力，但材料會依其最弱的抗力特性決定最終斷裂方式。
