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樑之變形
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能量法
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功能原理
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適用
- 單一負載作用
- 且所求位移必須為"負載作用點"沿"負載方向"之位移
- 撓度為作用點的力方向
- 保守力作功
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功能原理
- 定義
- 若
- 當單一之載重(垂直力、水平力、扭力矩或彎矩)緩慢地施加在結構物上
- 則
- 所作的功會轉換成"能量(應變能)"儲存結構物內
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彈簧位能
- 線性壓縮彈
- 線圈扭轉彈簧
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構件之應變能
- 軸向力作用(F)
- 彎矩作用(M)
- 用功能原理想公式
- 扭矩作用(T)
- 剪力作用(V)
- 很小可忽略
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回彈模數&
韌性模數
- 回彈模數
(modulus of resilience)
- 定義
- 當材料之"應力"達"降伏應力"時之"應變能密度"
- 目的
- 度量材料在"彈性範圍內"吸收能量的能力
- 韌性模數
(modulus of toughness)
- 定義
- 當材料之"應力"達"破壞應力"時之"應變能密度"
- 目的
- 度量材料在"破壞前"吸收能量的能力
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卡式定理
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卡氏第一定理
(Castigliano's 1st theorem)
- 適用
- Pi 與 δi 關係為線性or非線性材料
- 公式
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卡氏第二定理
(Castigliano's 2rd theorem)
- 條件
- Pi與δi為線性關係之彈性材料
- 公式
- 運算
- 方向性
- δi = Pi的作用點沿Pi方向的位移
- δi
- +
- δi與pi方向相同
- -
- δi與pi方向相反
- 微積分
- 對扭矩偏微
- 對彎矩偏微
- 計算時
- 所求位移之方向,
若無負載作用,
則需自行假設需力
- 數值負載⊳符號負載
- 相同負載⊳不同符號
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破題要領
- 若有需要,請自行假設#虛力#或更改負載符號
- 內力分析
- 計算應變能
- 灣妞拉彈簧(五個)
(彎扭拉彈簧)
- 卡二定理
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衝擊負載
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名詞解釋
- 靜態負載
(static load)
- 由零逐漸增加的外力
- 衝擊負載
(impact load)
- 由一運動中的物體撞擊到結構物,突然作用的動態外力
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解題槪念
- 墜落物損失位能 =材料體儲存之應變能。
(或撞擊物之動能)
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衝擊分析的理想化假設
- (1)假設衝擊過程中的能量損失不計。
- (2)材料變形仍在線彈性範圍內。
- (3 )動態負載對結構物所造成之變形與靜態負載相同。
- (4)結構本身之位能變化可忽略不計。
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觀念釐清
- δ (後來)> δst
- δ st =δ standard
- 衝擊因子
(impact factor)
- δ / δst
- 突加負載
- h = 0
- δ = 2 δ st