如右圖所示為某樑之斷面,已知該樑所承受的最大剪力為垂直向下50 KN,中性軸位於距樑頂4 cm樑腹處,此樑斷面的最大剪應力為何?(斷面尺寸:翼板4+2+4 cm寬,厚2 cm;腹板高10 cm,厚2 cm)


正確答案。詳細計算:翼板(10cm寬×2cm厚)中心在距頂1cm,腹板上段(2cm寬×4cm高,N.A.以上部分,但N.A.在距頂4cm腹板處,故腹板上段高=4-2=2cm)。 【斷面幾何】 - 翼板:寬10cm,厚2cm,形心距頂1cm - 腹板:寬2cm,高10cm,形心距頂2+5=7cm 【確認N.A.位置】N.A.在距頂4cm處(題目給定,在腹板內) 【慣性矩I計算(對N.A.)】 ① 翼板:I₁ = (10×2³)/12 + (10×2)×(4-1)² = 6.67 + 180 = 186.67 cm⁴ ② 腹板:I₂ = (2×10³)/12 + (2×10)×(7-4)² = 166.67 + 180 = 346.67 cm⁴ → I_total = 186.67 + 346.67 = 533.33 cm⁴ 【一次矩Q(N.A.以上面積對N.A.)】 ① 翼板:A₁=10×2=20cm²,ȳ₁=4-1=3cm → Q₁=20×3=60cm³ ② 腹板上段(厚2cm,高2cm,從頂部2cm到N.A.在4cm):A₂=2×2=4cm²,ȳ₂=4-3=1cm → Q₂=4×1=4cm³ → Q_total = 60+4 = 64 cm³ 【剪應力】 τ = VQ/(Ib) = (50×10³N × 64×10⁻⁶m³) / (533.33×10⁻⁸m⁴ × 0.02m) = 3200 / (1.0667×10⁻⁴) × 10⁻³ 換算:τ = (50000 × 64) / (533.33 × 2) N/cm² = 3,200,000 / 1066.66 = 3000 N/cm² = 30 MPa ✓
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