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98年 - 98 鐵路特種考試_員級_機械工程：機械設計概要#34474

科目：機械設計 | 年份：98年 | 選擇題數：0 | 申論題數：5

試卷資訊

所屬科目：機械設計

選擇題 (0)

申論題 (5)

【已刪除】一、圖 1 所示之結構，是經由鉚釘連接在一起的二個平板。當外力 P 施加之後，從力學 觀點而言，請問該結構將會發生那幾種破壞？請描述之。並針對每一種破壞，列出 計算式，提供該結構的強度設計。（20 分）
二、柱的挫屈（Buckling）問題，在機械設計上是非常重要的課題。請問當柱承受軸向 負荷時，必須參考那一個幾何參數，來決定它是先發生降伏（Yielding），或是先發 生挫屈？一般而言，長度為L之柱，其挫屈負荷Pcr是以公式：Pcr＝[π 2 EA/(Le/r)2 ]表 示，請問Le代表什麼？以材料力學理論而言，當柱的兩端固定時，Le應該又是多少？ （15 分）
【已刪除】三、疲勞破壞（Fatigue fracture）是結構失去功能最重要的因素之一。假設某一細長之結 構元件，使用一段時間後發生破斷，其破斷面呈現如圖 2，其中實線為疲勞裂紋， 陰影為最終破斷面。請問該元件是受到何種外力？請描述之。（10 分）疲勞裂紋成 長時，常用公式：da/dN＝c(∆K)n ，累積計算該裂紋在使用過程中，可能之壽命。請 說明這公式中，每個符號代表之意義。（15 分）
四、假設一個長度為 2 m的實心圓軸，在轉速 1,200 rpm之下，傳輸 500 kW的功率，必 須同時滿足條件 1：實心圓軸內之剪應力，不得超過材料的剪力降伏強度（Yield strength in shear）σys＝300 MPa；條件 2：實心圓軸的總扭轉角（Twisting angle） 必須小於 4°。請問實心圓軸的直徑應該是多少？（剪力模數G＝80GPa，安全係數 FS＝1.5）（25 分）
五、台灣過去 20 多年來，已經廣泛使用有限元素法（Finite element method）套裝軟體 於機械設計的領域。請說明這種數值解法，在結構元件的應力集中區域，可以提供 何種優勢？（15 分）