高考申論題
113年
[機械工程] 機械設計
第 一 題
一直徑 40 mm 的軸件承受 0 到 70 kN 間的變動拉伸負載，此軸因設計上有倒角，造成之應力集中因子為 1.85，材料之降伏強度 580 MPa，拉伸強度 690 MPa，修正後之疲勞極限 234 MPa，請計算此軸件第一循環降伏以及根據 Gerber fatigue line 的安全係數。請詳列計算過程。（25 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
本題是機械設計中非常經典的「疲勞強度分析」題目。解題思路如下：
- 計算應力基本參數：先由直徑求出截面積 A，再根據負載變化（0 到 70 kN）求出最大應力、最小應力，進而推導出平均應力 (σm) 與交變應力 (σa)。
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【考點分析】 本題考查變動應力下的安全性評估，涉及靜力降伏準則與 Gerber 疲勞失效準則。關鍵在於應力集中的處理以及交變/平均應力的正確計算。 【理論/法規依據】
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