民國114年 地方四等 土木工程 材料力學概要

第3題

提示: x y x y xy ; max x y xy 50MPa 40MPa 10MPa x y 50MPa 10MPa 40MPa 如圖(a)所示簡支梁,a…

題目

提示: x y x y xy ; max x y xy 50MPa 40MPa 10MPa x y 50MPa 10MPa 40MPa 如圖(a)所示簡支梁,a點鉸支承,b點為滾支承,梁桿件有相同的彈性模 數E 與慣性矩I,且 - EI kN m 。a點及b點分別承受順時針彎矩 - a M kN m 、 - b M kN m ,求簡支梁a點及b點的轉角。(25 分)

參考解答(AI 生成,非官方)

  • 一、題意與解題策略:簡支梁 ab 跨度 L=5 m,a 點為鉸支承、b 點為滾支承,兩端分別作用順時針彎矩 Ma、Mb,梁之 EI 為常數。因材料屬線彈性、變形微小,採疊加法求解:先求單一端彎矩所致之端點轉角,再將兩者相加。
  • 二、單端彎矩之端點轉角:僅 a 端作用 Ma 時,θa=MaL/(3EI)、θb=MaL/(6EI);僅 b 端作用 Mb 時,θb=MbL/(3EI)、θa=MbL/(6EI),轉向均與所施彎矩同向(順時針)。此即題示圖(b)、(c)所提供之公式。
  • 三、疊加結果:θa=(2Ma+Mb)L/(6EI)、θb=(Ma+2Mb)L/(6EI),均以順時針為正。若 Ma=Mb=M,則 θa=θb=ML/(2EI);若 Mb=0,則回復 θa=MaL/(3EI)、θb=MaL/(6EI),可作為公式正確性之檢核。
  • 四、代入與資料限制:以 L=5 m 代入得 θa=5(2Ma+Mb)/(6EI)、θb=5(Ma+2Mb)/(6EI)(rad)。惟題目僅以符號表示 EI、Ma、Mb 而未給數值,屬資料缺漏,無法得出唯一數值;考生僅能列式並註明單位(kN、m,EI 為 kN·m²)。
  • 五、注意事項與替代解法:順時針彎矩在傳統正負號約定下常取負值,作答時務必先宣告符號約定,以免正負顛倒;亦可用共軛梁法或單位力法驗算,並檢查 θa+θb=(Ma+Mb)L/(2EI) 是否成立,以確認結果之合理性。

AI 依官方試題文字產生的參考解答,非考選部公告答案,內容僅供備考參考。

官方資料