國營聯招 土木應用力學、材料力學112 年第 20 題單選題考點:莫爾圓半徑考點:圓心位置誤判
一物體平面應力元素,X 向平面受一水平方向 42 MPa 壓應力與 15 MPa 順時針剪應力;Y 向平面受一垂直方向 9 MPa 拉應力與 15 MPa 逆時針剪應力。試求最大剪應力 τmax 與伴隨之正向應力 σ 為何?
A$\tau_{max} = 29.6 MPa$ , $\sigma = -16.5 MPa$正確答案
B$\tau_{max} = 22.3\mathrm{MPa}$ , $\sigma = 0\mathrm{MPa}$
C$\tau_{max}=22.3\ MPa$ , $\sigma=-16.5\ MPa$
D$\tau_{max} = 29.6\mathrm{MPa}$ , $\sigma = 0\mathrm{MPa}$
A正確答案
平面應力莫爾圓求最大剪應力:τmax = R,伴隨正向應力 = 圓心位置 σ_avg
逐選項解析
A$\tau_{max} = 29.6 MPa$ , $\sigma = -16.5 MPa$莫爾圓半徑✓ 正確
τmax=29.6 MPa,σ=-16.5 MPa。計算過程:σ_avg=(-42+9)/2=-16.5 MPa;R=√[((−42−9)/2)²+15²]=√[(-25.5)²+15²]=√[650.25+225]=√875.25≈29.6 MPa,完全符合。
B$\tau_{max} = 22.3\mathrm{MPa}$ , $\sigma = 0\mathrm{MPa}$圓心位置誤判✕ 錯誤
σ=0 MPa錯誤;最大剪應力平面的伴隨正向應力等於圓心σ_avg=-16.5 MPa,不為零。τmax=22.3亦計算錯誤。
C$\tau_{max}=22.3\ MPa$ , $\sigma=-16.5\ MPa$✕ 易錯陷阱
D$\tau_{max} = 29.6\mathrm{MPa}$ , $\sigma = 0\mathrm{MPa}$✕ 錯誤
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