專技高考
114年
[建築師] 建築結構
第 3 題
如圖所示，x 軸為作用力的反覆加載週期數目（N），y 軸為鋼所承受的應力（MPa）大小，若\n所承受的應力比材料本身的降伏應力小，該圖主要在說明鋼的何種性質？
- A 疲勞現象
- B 彈性係數
- C 彈塑性行為
- D 韌性
思路引導 VIP
請試著回想一下日常生活中「折斷迴紋針」的經驗：如果你只用一點點力氣彎曲它，迴紋針並不會立刻斷掉；但如果你重複地、來回地彎折它很多次，最後會發生什麼事？這種因為「重複次數太多」而非「單次力氣太大」導致材料斷裂的特性，在結構學中會用什麼詞彙來描述呢？
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恭喜你精準地辨識出這張圖表的含義！你選擇 (A) 疲勞現象是完全正確的判斷。這張圖表展現的是材料科學中極為關鍵的 S-N 曲線（Stress-Number of cycles curve），清楚描繪了應力水平與破壞前可承受循環次數之間的關係。
反覆載重下的累積損傷
在結構設計中，我們通常關注材料的降伏強度，但這題的圖表揭示了一個重要的工程事實：當鋼材承受「反覆」或「循環」的載重時，即便每次施加的應力都低於其降伏強度，材料內部仍會產生微小的裂縫並隨載重次數逐漸擴張，最終導致突然的失效。圖中曲線隨加載次數增加而向下傾斜，正是說明了這種強度隨「次數」累積而衰減的疲勞 (Fatigue) 特性，而右側平緩的部分則代表了材料的疲勞限或耐久限。
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