如圖所示之均勻懸臂梁,撓曲剛度(flexural rigidity) 為常數。梁中央施加一集中載重 ,自由端 則施加彎矩 ,若中央 斷面之垂直變位為零,則 =?

A
B
C
D正確答案
答案與詳解

正確答案。由圖:A端固定,B端自由,全長L,C為中點。集中力P作用於C(距A為L/2);端力矩kPL作用於B(逆時針,如圖箭頭所示)。用重疊法:①P在C點產生向下撓度δ_PC=PL³(1/2)³/3EI×修正=5PL³/(48EI)(懸臂梁中點撓度公式:點載P距固定端a=L/2,C點撓度=Pa²(3L-a)/6EI=P(L/2)²(3L-L/2)/6EI=P(L²/4)(5L/2)/6EI=5PL³/48EI);②端力矩M=kPL在C點(距A為L/2)產生向上撓度δ_MC=M·x²/2EI=kPL(L/2)²/2EI=kPL³/8EI。令δ_PC=δ_MC:5PL³/48EI=kPL³/8EI → k=5/48×8=40/48=5/6… 重新核算:端力矩kPL(逆時針)使梁向上彎,C點上撓=kPL·(L/2)²/(2EI)=kPL³/8EI。令5/48=k/8 → k=8×5/48=40/48=5/6。再核:懸臂梁固定端A,自由端B,P作用於C(x=L/2),C點撓度=P(L/2)³/3EI+P(L/2)²/2EI×0=需用正確公式:δ_C due to P at C = Pa³/3EI= P(L/2)³/3EI=PL³/24EI。端力矩kPL at B → C點撓度=kPL(L/2)²/2EI=kPL³/8EI(向上)。令PL³/24EI=kPL³/8EI → k=8/24=1/3。故k=1/3。
