國營聯招 土木應用力學、材料力學112 年第 40 題單選題考點:誤保留彈性模數考點:L次方與E誤置
如右圖所示,一長度為 L 且兩端鉸接之細長桿件 AB,熱膨脹係數為 α ,斷面積為 A,慣性矩為 I,彈性模數為 E,試求升溫多少時,桿件發生挫屈?
A$\frac{\pi^{2}EI}{A\alpha L^{2}}$
B$\frac{\pi^{2}EI}{A\alpha L}$
C$\frac{\pi^{2}I}{A\alpha L}$
D$\frac{\pi^{2}I}{A\alpha L^{2}}$正確答案
D正確答案
兩端鉸接柱,尤拉挫屈臨界力 Pcr = π²EI/L²,熱應力引發的軸力 P = EAαΔT,令兩者相等即可求臨界升溫量 ΔT = π²I/(AαL²)。
逐選項解析
A$\frac{\pi^{2}EI}{A\alpha L^{2}}$誤保留彈性模數✕ 易錯陷阱
π²EI/(AαL²) 多了 E,混淆了熱力 P=EAαΔT 消去 E 的步驟,單位也不對(溫度不應含 E)。
B$\frac{\pi^{2}EI}{A\alpha L}$L次方與E誤置✕ 易錯陷阱
π²EI/(AαL) 分母少了一個 L,Pcr 分母應為 L²,此選項 L 次方錯誤且仍多含 E。
C$\frac{\pi^{2}I}{A\alpha L}$✕ 錯誤
D$\frac{\pi^{2}I}{A\alpha L^{2}}$✓ 正確
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