機械性質與破壞

對楊氏模數200 GPa的鋼棒(長度2.0 m),在彈性範圍內施加100 MPa的拉伸應力。鋼棒的伸長量最接近下列何者?

  1. A約0.10 mm
  2. B約1.0 mm
  3. C約10 mm
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正確答案:B. 約1.0 mm

由虎克定律,應變為 ε = σ/E = 100×10⁶ / (200×10⁹) = 5.0×10⁻⁴。伸長量為 ΔL = εL = 5.0×10⁻⁴ × 2000 mm = 1.0 mm。約0.10 mm 或約10 mm,是在 GPa 與 MPa 的換算(1 GPa = 1000 MPa)或 m 與 mm 的換算中錯了1位數的結果。即使是降伏應力達數百MPa的鋼,彈性應變也只有0.1〜0.2%左右。在相同應力下,楊氏模數約為3分之1的鋁合金(約70 GPa)伸長量約為3倍,在需要剛性的設計中這個差異會產生影響。

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