2013年9月21日 星期六

材力09與10

2011/11/06 22:41
研究員大家好:

圓形斷面受扭,斷面進入部份彈性、部分塑性,關鍵點是彈性核心大小。有了彈性核心大小,一切問題都解決了,不信作幾題考古題試試看,就能印證所言。注意「卸載階段」,視為線性,彈性公式可用。

最後,疊加「加載」與「卸載」,您就能得到殘餘剪應力分布與殘餘扭轉角。外力已經是零,但是殘餘剪應力不會是零,殘餘扭轉角也不會是零。

扭轉問題,機械所比土木所常考,機械同學請注意。

    樑的剪力圖和彎矩圖怎麼畫,事先必須對剪力、彎矩的正負下定義。這些定義,是人規定的,不同的原文書,規定可能不同。就好像開車上路前,要知道是靠右開車還是靠左開車,不同的國家,規定可能不同。每次討論到這裡,最容易看出學員是在背材力還是暸解材力。背材力的,就把那些規定看成是神的真理,不能改變的真理。暸解材力的,就知道那些規定都是人造的,不同的規定,畫法就不同,公式就不同,這種人將來比較能了解共軛樑法和樑方程式的精髓。

    畫剪力圖和彎矩圖時,需要用到「什麼是斷面正剪力」、「什麼是斷面正彎矩」的規定。這規定,就是符號法則,不同的書籍,規定不同,畫出來的剪力圖和彎矩圖可能與你熟悉的畫法迥異,但物理意義實為一致。

在材力裡,考生經常處理力量的方向,力量是物理量,它的方向性是這個物理量的內涵之一,我們通常用正負號協助表達方向性。物理事件上的正負號,有著豐富的內涵,純數學上的正負號,內涵較貧瘠,甚至抽象。舉例來說,依質點所帶電性的不同,物理上說有的帶正電,有的帶負電;依溫度的高低,物理上說人體溫約37C,絕對零度約負273C;依彎矩的方向,傾角變位法說順時針為正彎矩,逆時針為負彎矩,當然還可以舉例下去,你會發現都有物理內涵。純數學上的正負號,指一條數線上,規定一點為零後,通常取其右的刻度為正數,取其左的刻度為負數,內涵較少。

物理上的正負號,是人訂的,你更改規定也不會改變物理事件的本質。物理上有了正負號,可以進行加減乘除等等運算,算出來的值,也會帶有正負號,這時就要用剛才對正負號的定義,對所算出來的値進行物理解釋。

    「撓曲正向應力」,是依照某個特定公式算出來應力,以後會出現五花八門各種應力,請一一熟悉並務必用專有名詞稱呼它,拿問題來討論時,務必逼自己講專有名詞,不要呼ㄌㄨㄥ統稱「應力」。以往經驗顯示,對專有名詞判別清楚者,對材力專業本質也是相對較了解者,上榜率高很多。

    撓曲正向應力公式,使用的前提有很多,其中之一是「樑斷面要均質」,其中之二是「斷面彎矩要作用在主軸上」。

    未來,「樑斷面不均質」,就引發出「轉換斷面法」;「彎矩未作用在主軸上」,就引發出「主軸法」與「公式法」。

    在推導出撓曲正向應力公式過程中,有一附產品很重要,即公式M=EIκ
此公式顯示斷面彎矩M和斷面曲率κ有正比關係,比值是EI。以後,會長會常常問「斷面曲率κ怎麼算?」答案就是κ= M/(EI)。土木系的同學,有沒有聞到共軛梁法的味道?即「彎矩M除以EI

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