材料選擇與設計

以Ashby方法選擇材料時,將設計條件整理為「功能、限制條件、目標、自由變數」。在腳踏車車架的選材中,屬於「目標」的是下列何者?

  1. A車架管的外徑與壁厚可由設計者自由決定
  2. B在使用中的負荷下不得降伏,且必須滿足規定的彎曲剛性
  3. C在滿足所需剛性與強度的前提下,使車架質量盡可能小
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正確答案:C. 在滿足所需剛性與強度的前提下,使車架質量盡可能小

在Ashby方法中,首先將設計需求分為4類。功能是構件做什麼(支撐負荷的樑等),限制條件是必須滿足的條件,目標是想要最大化或最小化的量,自由變數是設計者可以改變的尺寸等。「使質量盡可能小」是想要最小化的量,因此屬於目標,用於材料排序的性能指標就是由這個目標導出的。「不降伏」「滿足規定的剛性」是劃定合格線的限制條件,用於篩除不符合材料的階段。管的外徑與壁厚是自由變數,利用限制條件的式子將其消去,就剩下只由材料性質組合而成的性能指標。

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