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應用力學、材料力學107 年第 8 題單選題考點:積分上限錯誤考點:係數遺漏陷阱

右圖中,長 2L 之桿件,剪力彈性模數 G,極慣性矩 J,受均佈扭力 q 作用下,求桿件 B 點之應變能為何?

題目圖片
A$\frac{3q^{2}L^{3}}{2GJ}$
B$\frac{3q^2L^3}{4GJ}$
C$\frac{2q^{2}L^{3}}{3GJ}$
D$\frac{4q^2L^3}{3GJ}$正確答案
答案與詳解
D
正確答案
均佈扭力桿件應變能:先求截面扭矩分佈T(x)=q·x,再積分U=∫T²/(2GJ)dx,從0到2L積分得4q²L³/(3GJ)。

逐選項解析

A$\frac{3q^{2}L^{3}}{2GJ}$積分上限錯誤✕ 錯誤
3q²L³/(2GJ),可能誤用T(x)=qL(均值)代入,或積分上限錯用L而非2L,計算有誤。
B$\frac{3q^2L^3}{4GJ}$係數遺漏陷阱✕ 易錯陷阱
3q²L³/(4GJ),常見陷阱:忘記分母2GJ中的2,或積分範圍誤用L,與A選項相差一半,為典型計算失誤。
C$\frac{2q^{2}L^{3}}{3GJ}$✕ 錯誤
D$\frac{4q^2L^3}{3GJ}$✓ 正確

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