2013年9月21日 星期六

材力17~20

2011/11/27 21:37
研究員大家好:

薄壁壓力容器主要有圓柱型與球型兩種。圓柱型的殼體有縱向拉應力與環向拉應力,請以樟樹的變形記住環向拉應力比較大。球型的殼體有只有環向拉應力,球殼上的每一個點,受力狀況都是相同的。圓柱型比較常考。

另外有一種開口的管,它受到內部機械方式增壓的影響而擴大自身直徑。
這管的殼體會激發環向拉應力,但因縱向開孔,無拘束的條件,故縱向拉應力為零。這種題型機械所較會考。

薄壁封閉壓力容器的受力,是指一種特殊的固定型態,它的主應力微素很容易畫出,利用廣義虎克定律,可以算出主應變微素的正向應變値。後續再利用應變轉換公式,你可以求出任何方向的應變値。記住主應力微素的剪應力、剪應變為零。

或者,題目貼兩三隻應變計給你,並告訴你這些應變計的讀數,你可以先利用應變轉換公式,求出εy與任何方向的應變值,最後用廣義虎克定律,求你要的應力值。總之,解題就是用「應變轉換公式」與「廣義虎克定律」。

    原則上,貼一支應變計,可以求一個未知數;貼二支應變計,可以求二個未知數;貼三支應變計,可以求三個未知數。有時候,未知數沒那麼多,題目卻貼過多的應變計,就會造成有些應變計讀數派不上用場。

破壞準則的功能是預測一個材料點會不會破壞,而不是預測桿件會不會斷裂。破壞準則是運用在微觀的材料點,而不是運用在巨觀的橫斷面。

大家不要把破壞準則當「聖經」、「真理」、「神講的話」。你應該把它當成中央氣象局裏,超級電腦裡的「預測模式」。而你知道的,中央氣象局靠那「預測模式」,經常凸槌,經常害你出門被雨淋,或曬得半死。你把破壞準則當成「算命半仙」講的話,比較符合它的意義。

延展性材料的材料點是否破壞,通常我們用「最大剪應力準則」、「最大形變能準則」來預測。脆性材料的材料點是否破壞,通常我們用「最大主應力準則」、「莫爾破壞準則」來預測。

所有的破壞準則,都是在敘述強度與外力的鬥爭,你要知道哪個物理量是強度,哪個是外力。記得要先建立「標準」,才可以用「標準」檢驗其他點是否破壞。

樑方程式的推導看看就好,考試不會要你推導,最主要是會不會應用。在說明樑方程式時,又把曲率拿出來講,曲率是樑問題裏最重要的參數。這裡的曲率,和第八章的曲率是同一回事,考生一定要兩處融會貫通。了解曲率,可攻內外,內可攻應變、應力,外可攻轉角、撓度。

    對於有彈簧的題目,大部分考生不會寫彈簧的邊界條件,經常就是差一個負號。我們練習了一題,你會看到因為不同人設的贅力方向不同,他們寫的邊界條件就可能差一個負號。解題像講故事,你講的每一句話,都會成為呈堂證供(尤其是第一句話),變成你應該寫的邊界條件。

不連續函數其實並不難,它可以把複雜的圖形,用一條方程式就寫完。將來影響線就可以用不連續函數表示。不信你去看看結構學的書,影響線圖形是不是常常折斷?不連續?突然轉折?若是,就代表是不連續函數可以大顯身手的地方。

曲率面積定理適合求進入半彈半塑狀態樑的變位,也可求非線性材料樑的變位,必須依賴曲率圖來求。你如果對曲率面積定理有深刻認識,就會發現它和共軛樑法幾乎是同一國的。

線性的公式幾乎都可以使用重疊原理,而線彈性材料的基本變位公式,全都是一次方的線性公式,重疊原理在此大顯身手。

卡二定理算是最常考的能量法公式,務必多算幾題。

樑頂、樑底的溫度不一致,也會造成樑彎曲,也就是產了溫差曲率。總曲率是彎矩曲率加溫差曲率,在使用樑二階微分方程時要注意。

衝擊載重的題目不多,呆呆套公式就有分數。

非線性的材料製成的樑,不能用基本變位公式算變位。欲求其變位還是從力學三大原則下手,最後使用曲率面積定理求出變位。

樑端縱向位移是稀少性考題,要找到斜率函數才能算樑端縱向位移。縱向是指梁的長向。

對虛功原理來講,它又稱虛位移原理,也就是在結構體已經受力平衡下,導入虛位移,原理講「產生的虛外功會等於產生的虛應變能」。本原理就是力平衡的同義詞。卡氏第一定理是位移法,經常要設位移為自變數解題。

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