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國營聯招 土木應用力學、材料力學104 年第 43 題單選題考點:中線面積取值錯誤考點:周長積分漏算

如右圖所示中空鋼管斷面,材料之剪力模數G = 76 GPa,管長2 m,受一扭矩T = 25 KN - m之作用,試求該管之扭轉角 為何?

題目圖片
A0.011 rad
B0.022 rad
C0.033 rad
D0.044 rad正確答案
答案與詳解
D
正確答案
薄壁閉口截面扭轉問題,使用Bredt第二公式計算扭轉角,關鍵在正確求出中線圍成面積A_m與周長積分∮(ds/t),並統一單位

逐選項解析

A0.011 rad中線面積取值錯誤✕ 錯誤
0.011 rad,數值約為正解的1/4。此誤差通常來自把中線面積A_m取得過大(例如用外輪廓尺寸而非中線尺寸),因A_m為平方項,面積放大會使φ大幅縮小。
B0.022 rad周長積分漏算✕ 錯誤
0.022 rad,約為正解的1/2。常見原因是周長積分∮(ds/t)只計入一半壁段,或壁厚t誤取為兩倍,導致係數差2倍。
C0.033 rad✕ 易錯陷阱
D0.044 rad✓ 正確

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