非鐵金屬材料

將以改變厚度使彎曲剛性相同來設計的平板,由鋁合金(楊氏模數70 GPa、密度2.70 g/cm³)改為鎂合金(楊氏模數45 GPa、密度1.74 g/cm³)。設板的面積相同,彎曲剛性與 E×(厚度)³ 成正比,鎂合金板的質量約為鋁合金板的幾倍?

  1. A約0.75倍
  2. B約0.64倍
  3. C約1.0倍
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正確答案:A. 約0.75倍

要使彎曲剛性 E·t³ 相同,厚度要變為 (70/45)^(1/3) ≈ 1.16 倍。質量與厚度和密度成正比,因此為 1.16 × 1.74/2.70 ≈ 0.75 倍,約輕25%。約0.64倍是不改變厚度而只以密度比比較的值,剛性會不足。約1.0倍是以為剛性與楊氏模數成正比而使厚度變為70/45倍的值,這是由拉伸剛性決定的構件的比較方式。Mg、Al、Ti、鋼的E/ρ都約為25 GPa/(g/cm³),幾乎相同,因此在拉伸剛性上無法輕量化,但在可以增加厚度的板中,密度越小的金屬越有利。這是薄型機殼或汽車內裝零件使用鎂合金壓鑄件的理由之一。

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