機械設計 Machine Design

結論:負載與應力Conclusion

F F σ = F/Aδ = FL/EA

原講義的結論只列出軸向負載的兩個結果:應力 \(\sigma=F/A\)、變形 \(\delta=FL/EA\)。

下表把本章五種負載整理在一起(補充),方便比較:公式的形式都是「負載 ÷ 截面性質」,變形都是「負載 × 長度 ÷ 勁度」。

五種負載總整理 Summary

負載應力分佈與最大值變形截面性質
軸向拉壓\(\sigma=\dfrac FA\)整個截面均勻\(\delta=\dfrac{FL}{AE}\)面積 \(A\)
承壓\(p=\dfrac{F}{A_{proj}}\)名目平均值(實際中央較大)—投影面積 \(A_{proj}\)
扭轉(圓軸)\(\tau=\dfrac{Tr}{J}\)沿半徑線性,表面最大\(\theta=\dfrac{TL}{GJ}\)極慣性矩 \(J\)
直接剪力\(\tau_{avg}=\dfrac VA\)矩形截面 \(\tau_{max}=\dfrac{3V}{2A}\),在中性軸—\(A\)、\(Q\)、\(I\)
彎曲\(\sigma=\dfrac{My}{I}\)沿高度線性,最外緣最大\(EI\,\dfrac{d^2y}{dx^2}=M\)慣性矩 \(I\)
原圖對照
結論:負載與應力