專技高考-建築師建築結構112 年第 4 題單選題
有關材料性質,下列敘述何者正確?
A若材料加載與變形關係保持線性,其行為必於彈性階段正確答案
B應變硬化現象,為指材料因環境溫度改變而在相同受力下應變降低
C進行結構韌性設計,不得採用脆性材料如混凝土
D材料具高韌性比(ductility ratio),即其極限強度遠高於降伏強度
A正確答案
線性加載-變形關係是彈性行為的定義特徵,B 混淆應變硬化與溫度效應、C 混凝土可配合鋼筋達成韌性、D 誤解韌性比定義。
為什麼答案是 A
彈性行為的定義就是應力-應變呈線性關係且卸載後可完全恢復。只要加載與變形保持線性,代表仍在彈性範圍內(未達降伏點),符合虎克定律 σ=Eε。
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完整詳解
Pro · 無限重點 線性加載-變形關係是彈性行為的定義特徵,B 混淆應變硬化與溫度效應、C 混凝土可配合鋼筋達成韌性、D 誤解韌性比定義。
記住:線性=彈性、硬化=塑性階段後強度上升、韌性比=變形能力比非強度比。
逐選項分析
A✓ 正確
彈性行為的定義就是應力-應變呈線性關係且卸載後可完全恢復。只要加載與變形保持線性,代表仍在彈性範圍內(未達降伏點),符合虎克定律 σ=Eε。
B✕ 陷阱
應變硬化(strain hardening)是指材料進入塑性階段後,需施加更大應力才能產生進一步應變的現象,與「溫度」無關。溫度改變造成的是熱應變或潛變,概念完全不同。
C✕ 陷阱
混凝土雖為脆性材料,但可透過配置鋼筋(RC)或加設箍筋圍束,使構件整體具備足夠韌性與變形能力。韌性設計強調構件行為,不是禁用脆性材料本身。
D✕ 陷阱
韌性比(ductility ratio)定義為極限變形量與降伏變形量之比(Δu/Δy),是衡量「變形能力」的指標,不是強度比。高韌性比代表材料可承受大量塑性變形而不破壞。
材料力學行為分期
| 階段 | 應力-應變關係 | 卸載行為 | 代表現象 |
|---|
| 彈性階段 | 線性(虎克定律) | 完全回復 | E 值、比例限 |
| 降伏階段 | 應力幾乎不變、應變增加 | 永久變形 | 降伏點 fy |
| 應變硬化 | 應力隨應變再上升 | 永久變形 | 加工硬化 |
| 頸縮破壞 | 應力下降至斷裂 | 破壞 | 極限強度 fu |
彈性行為的核心判準就是「加載與變形成線性關係」,跟材料能否回復、有無永久變形無關。考選部最愛拿「應變硬化」跟「溫度效應」混淆:應變硬化是塑性區段應力隨應變上升的現象,跟溫度升降無關。另一個常考陷阱是「韌性比」的定義:它指的是「塑性變形能力與彈性變形能力的比值」,是變形量的比較,絕非強度的比值。記住判斷口訣:彈性看線性、硬化看塑性區曲線、韌性比看變形量比,千萬別被字面的「硬」「韌」帶著走。