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應用力學、材料力學108 年第 21 題單選題考點:圓孔扣減過度考點:組合截面慣性矩(含開孔)

如右圖所示,有一梯形斷面,內部圓形開孔直徑為 20 cm,該斷面對底邊之慣性矩 IL 最接近下列何者?(梯形上底 30 cm,中寬 20 cm,下底 60 cm,高 60 cm)

題目圖片
A5.70 × 10⁷ cm⁴
B2.19 × 10⁸ cm⁴正確答案
C2.69 × 10⁸ cm⁴
D2.73 × 10⁸ cm⁴
答案與詳解
B
正確答案
梯形外形對底邊之慣性矩,減去內部圓孔對底邊之慣性矩(用平行軸定理)。梯形可拆成三角形與矩形分別積分,或用形心高度修正。

逐選項解析

A5.70 × 10⁷ cm⁴圓孔扣減過度✕ 易錯陷阱
此值偏小,常因把圓孔慣性矩減太多(誤用較大圓心距或重複扣減),或梯形慣性矩低估所致,為常見計算偏差。
B2.19 × 10⁸ cm⁴組合截面慣性矩(含開孔)✓ 正確
正確答案。梯形對底邊慣性矩用分段(矩形+三角形)積分求得,再以平行軸定理扣除圓孔對底邊之慣性矩 I_圓 = πd⁴/64 + A_圓·(圓心至底邊距離)²,相減後最接近此值。
C2.69 × 10⁸ cm⁴✕ 錯誤
D2.73 × 10⁸ cm⁴✕ 錯誤

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