2013年9月21日 星期六

材力11與12

2011/11/14 06:55
研究員大家好:

    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」。

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

    該用轉換斷面法的時機,考生不容易誤判,因為RC裏又學一次。但該用「主軸法」與「公式法」的時機,考生經常判斷不出,因為80%以上的考生,經常忘記「斷面彎矩要作用在主軸上,才能使用撓曲正向應力公式」。

    針對「轉換斷面法」,我們首先提出疑問:斷面已經不均質,請問中性軸應該落在哪裡?不管它落哪裡,它勢必分割出拉力區與壓力區,而拉力必須等於壓力,這就是正確中性軸位置所必須滿足的「條件」。依據此條件,可以畫出所謂的「轉換斷面」,比對轉換斷面,中性軸必須通過轉換斷面的形心。如此,解決掉中性軸的位置問題。

第二個問題:曲率是多少(怎麼算)?為什麼要問曲率怎算?因為曲率是應變的根源,應變是應力的根源,所以曲率是一切的根源,我們才汲汲營營要問曲率怎麼算。曲率的公式,教材內有,不再贅述。

有了中性軸位置,有了曲率,我們就能畫應變分布圖,有了應變分布圖,根據對應區域的彈性係數,乘以適當的彈性係數,我們就可以得到想要的應力分布圖。在這些圖形中,最具起承轉合關鍵地位的是誰?是「應變分布圖」,應變分布圖畫對了,要不得滿分也困難。

    以上的教法,和傳統教科書的教法大相逕庭,因為我們比較厲害,用簡單的圖像法就把觀念教完,我們教的是風清揚的辦法,傳統教科書教的,是岳不羣的辦法。我們教「劍意」,而「普通劍招」請大家在考古題中磨練。

    偏心軸力問題,土木工程中多有所涉,例如RC的柱問題、基礎工程的版底土壓力偏心問題,它們的理論基礎,都來自材力。請注意,當斷面軸力有偏心,讀者必須對形心取力矩,才能得斷面彎矩大小對中性軸取力矩,得到的是錯誤彎矩數據

    「主軸法」與「公式法」對付彎矩不作用在主軸上的題目。「主軸法」計算量多,進考場不要先算。「公式法」,有233-322-22-33口訣,就不用寫小抄了。

    若材料是拉壓不均質,斷面受彎後,第一個問題還是「中性軸應該落在哪裡?」第二個問題還是「曲率怎麼算?」教材上都有,您找得到。再這裡反而要提高思考層次:為什麼每次都在問「中性軸在哪裡?」還有「曲率有多大?」

    這樣提問的次數,到這裡是第三次了

    一般的學生,第一次的學習一定是「見樹不見林」,保證他沒想到一樣的問法,竟然已經出現三次了。各位研究員們,會長一定會指出「要見林」,看穿材力的大脈絡,小公式每個人都會背,大方向不是每個人都看得出。

樑的塑性彎曲問題,考結構技師者要熟稔。在均質斷面、無軸力、拉壓降伏應力相同的前提下,當斷面達完全塑性態時,塑性中性軸(P.N.A.)位置會將斷面割為相等的一半。如果斷面的x軸不是對稱軸,那麼中性軸會從彈性中性軸「漂移」到塑性中性軸。如果斷面的x軸是對稱軸,那麼中性軸將不會「漂移」。

學到這裡,已經出現很多「軸」了。見表8-1。有一些軸,必須加彎矩才能呈現其位置(如中性軸);另一些軸,只要畫好斷面,不須加彎矩就知其位置(如主軸)

若材料組成律是非線性,那麼它的應力公式、變形量公式都要重導。推導的順序還是變形諧合、組成律、力平衡。請在家遮住教材,自己試試看導一遍。

不只是要讀書,去運動吧!逼自己流汗,健康的心智比較能質疑及體會書上的東西。

沒有留言:

張貼留言