國營聯招 機械應用力學、材料力學100 年第 25 題單選題
在延性材料之設計上,容許應力(allowable stress)或工作應力(working stress)等於
A降伏應力/安全因數正確答案
B降伏應力/蒲松比
C極限應力/安全因數
D斷裂應力/蒲松比
A正確答案
延性材料容許應力 = 降伏應力 ÷ 安全因數,以降伏點為失效基準,非極限強度。
為什麼答案是 A
延性材料設計以降伏應力為失效基準,除以安全因數(N>1)得容許應力,確保工作應力留有安全餘裕。公式:σ_allow = σ_yield / N
考點:容許應力定義考點:蒲松比誤用考點:脆性vs延性設計基準考點:無效組合
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完整詳解
Pro · 無限重點 延性材料容許應力 = 降伏應力 ÷ 安全因數,以降伏點為失效基準,非極限強度。
延性材料失效基準是「降伏」而非「斷裂」,所以分子是降伏應力;分母是安全因數而非蒲松比(蒲松比是橫縱向應變比,與應力設計無關)。
逐選項分析
A容許應力定義✓ 正確
延性材料設計以降伏應力為失效基準,除以安全因數(N>1)得容許應力,確保工作應力留有安全餘裕。公式:σ_allow = σ_yield / N
B蒲松比誤用✕ 陷阱
蒲松比(Poisson's ratio)是橫向應變與縱向應變之比值(約0.25~0.5),與應力設計強度計算完全無關,此選項為混淆陷阱。
C脆性vs延性設計基準✕ 陷阱
極限應力除以安全因數是「脆性材料」的容許應力計算方式。延性材料以降伏點為失效判斷依據,不用極限應力(抗拉強度)作分子。
D無效組合✕
斷裂應力除以蒲松比無任何力學設計意義,蒲松比不作為安全設計的分母,此選項完全不符工程實務。
延性 vs 脆性材料容許應力設計基準比較
| 材料類型 | 失效基準 | 容許應力公式 | 典型範例 |
|---|
| 延性材料 | 降伏應力 σ_y | σ_allow = σ_y / N | 低碳鋼、鋁合金 |
| 脆性材料 | 極限抗拉應力 σ_u | σ_allow = σ_u / N | 鑄鐵、混凝土、陶瓷 |
本題最大陷阱有兩個:① 將「蒲松比」混入分母,考生若不熟悉蒲松比定義,可能誤選B或D;② 將延性材料的「降伏應力」換成「極限應力」(選C),混淆延性與脆性材料的設計基準。務必記住:延性→降伏,脆性→極限。