考題多為(幾何模型固定、步驟嚴謹的數理電路計算題),一題配分常高達 20~25 分,極度考驗考生的耐力與計算機操作熟練度:
●SFD、BMD 繪製與彎曲應力綜合題(申論必考大題,分值極高):
○案例:一個簡支樑長度為 \(6\,\text{m}\),在距離左支承 \(2\,\text{m}\) 處承受一一個 \(12\,\text{kN}\) 的集中垂直外力,在右半段 \(3\,\text{m}\) 區域內承受 \(4\,\text{kN/m}\) 的均佈載重。若該樑的截面為矩形,寬度 \(b = 100\,\text{mm}\),高度 \(h = 200\,\text{mm}\)。
1. 試求該簡支樑左右兩端的支承反力。
2. 試繪出該樑的剪力圖(SFD)與彎矩圖(BMD),並標註關鍵點之數值。
3. 試計算該樑所承受的最大絕對彎矩值(\(M_{max}\))。
4. 試求該樑內部所產生的最大彎曲正應力(\(\sigma _{max}\))為多少 \(\text{MPa}\)?
●桁架結構截面法分析題(靜力大題):
○案例:給定一個具備 9 根桿件的標準屋頂桁架結構,外側承受多個集中風力載重(如圖所示)。要求考生:(1) 指出圖中所有的零力桿;(2) 利用截面法(Method of Sections),在特定位置拉出切面,求取指定三根核心桿件的內部受力,並註明其屬於拉力(T)或壓力(C)。
●熱應力超靜定複合計算題(材力大題):
○案例:一根長度為 \(1\,\text{m}\) 的銅桿與一根長度為 \(1\,\text{m}\) 的鋼桿,兩端被夾在兩個絕對剛性的固定牆面之間,兩桿在中間對接接頭處焊接。已知兩材料的彈性模數 \(E\)、線膨脹係數 \(\alpha \) 與截面積 \(A\)。當環境溫度升高 \(\Delta T = 50^\circ\text{C}\) 時,試利用變形量協合條件(總變形量 \(\delta_{\text{總}} = \delta_{\text{溫度}} + \delta_{\text{外力}} = 0\)),計算對接接頭處的內部擠壓應力。
●能量守恆與斜面下滑動力題:
○案例:一個質量為 \(m\),半徑為 \(R\) 的均質實心圓柱體(其對中心軸之轉動慣性矩 \(I = \frac{1}{2}mR^2\)),自一個傾角為 \(\theta \)、高度為 \(h\) 的斜面頂端由靜止開始向下滾動。若圓柱體與斜面間為(純滾動(Pure Rolling,無滑動)),試利用工作與能量定理,求取圓柱體滾落至斜面底端時的質心線速度 \(v\)。