國營聯招 機械應用力學、材料力學101 年第 32 題單選題
一材料之應力-應變關係,虎克定律(Hooke's Law)的線性關係可適用於下列何範圍內?
A彈性限度內正確答案
B降服點內
C極限強度內
D破壞應力內
A正確答案
虎克定律(σ=Eε)的線性關係僅在「比例限度/彈性限度內」成立,超過後應力-應變關係即非線性。
為什麼答案是 A
彈性限度(Elastic Limit)內,應力與應變維持線性正比關係(σ=Eε),虎克定律完全適用,為正解。
考點:虎克定律適用範圍考點:降服點 vs 彈性限度考點:極限強度定義考點:破壞應力定義
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完整詳解
Pro · 無限重點 虎克定律(σ=Eε)的線性關係僅在「比例限度/彈性限度內」成立,超過後應力-應變關係即非線性。
虎克定律核心是「線性比例」關係,只有彈性限度內才保持線性,其餘三項(降服點、極限強度、破壞應力)皆已超過線性範圍。
逐選項分析
A虎克定律適用範圍✓ 正確
彈性限度(Elastic Limit)內,應力與應變維持線性正比關係(σ=Eε),虎克定律完全適用,為正解。
B降服點 vs 彈性限度✕ 陷阱
降服點(Yield Point)時材料開始產生塑性變形,應力-應變已偏離線性,虎克定律不再適用;考生常因「降服點在彈性限度附近」而混淆。
C極限強度定義✕
極限強度(Ultimate Strength)是應力-應變曲線的最高點,材料已大幅塑性變形,遠超虎克定律適用範圍。
D破壞應力定義✕
破壞應力(Fracture/Rupture Stress)為材料斷裂時的應力,已屬破壞階段,與虎克定律線性範圍毫無關聯。
應力-應變曲線重要點位比較
| 點位名稱 | 說明 | 虎克定律適用? |
|---|
| 比例限度 (Proportional Limit) | 應力-應變嚴格線性的最高點 | ✅ 完全適用 |
| 彈性限度 (Elastic Limit) | 移除外力後仍可完全復原的最高點,與比例限度非常接近 | ✅ 適用(本題答案) |
| 降服點 (Yield Point) | 開始產生永久塑性變形 | ❌ 不適用 |
| 極限強度 (Ultimate Strength) | 可承受之最大應力 | ❌ 不適用 |
| 破壞應力 (Fracture Stress) | 材料斷裂時之應力 | ❌ 不適用 |
本題易混淆「彈性限度」與「降服點」。降服點雖仍在彈性行為之邊緣,但已開始塑性變形,應力-應變不再線性;考生若記憶模糊,容易誤選B。關鍵:虎克定律強調「線性」,線性消失即不適用,而非單純「有彈性」就適用。