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迴轉彈簧

由力學名師 劉啟台老師親自主持「工程力學」、「材料力學」、「結構學」方面的問題。

版主: 老師

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20 篇文章 • 第 1 頁 (共 2 頁) • 1,2

迴轉彈簧

文章由 howteen » 2015 11月 14 (週六) 12:18 am

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▼ 參考資料

學生一直在想,關於桿件中“迴轉彈簧”問題,但思緒依然繁雜。整理整理後,我想請問老師一個問題:桿件中的迴轉彈簧是否可以分成『彈簧內彎矩』與『彈簧作用給桿件的回覆力』? (原諒我不知道該貼什麼題目上來)
howteen
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Re: 迴轉彈簧

文章由 trlct » 2015 11月 15 (週日) 12:22 am

howteen 寫:學生一直在想,關於桿件中“迴轉彈簧”問題,但思緒依然繁雜。整理整理後,我想請問老師一個問題:桿件中的迴轉彈簧是否可以分成『彈簧內彎矩』與『彈簧作用給桿件的回覆力』? (原諒我不知道該貼什麼題目上來)


A:
不懂你的問題。你是說迴轉彈簧的分類呢?還是迴轉彈簧的內力有幾種?還是...?
trlct
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Re: 迴轉彈簧

文章由 laiyihwa » 2015 11月 15 (週日) 1:52 am

howteen 寫:學生一直在想,關於桿件中“迴轉彈簧”問題,但思緒依然繁雜。整理整理後,我想請問老師一個問題:桿件中的迴轉彈簧是否可以分成『彈簧內彎矩』與『彈簧作用給桿件的回覆力』? (原諒我不知道該貼什麼題目上來)


你思考旋轉彈簧的方式,是不是只就這四個字去空想,而根本沒從力學觀點及實例(含例題)下去探究?否則你根本不會說出"不知道該貼什麼題目"這種話。今天"旋轉彈簧"這東西很多書都有提到,甚至網路上也有,而非工作或研究上碰到已知條件不足的情況,但你卻連自己的問題都描述不清楚,別人要怎麼回答你?

學過靜力學嗎?我猜,你試著切自由體圖出來,或是絕一點自己拿個實物來彎彎看,就能解答你的疑惑了。
laiyihwa
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Re: 迴轉彈簧

文章由 howteen » 2015 11月 15 (週日) 12:25 pm

1.jpg

2.jpg

1.如第一張圖,老師您上課有說,要求彈簧「內彎矩 」,所以畫成圖1的右下方桿件與彈簧分開,問題來了,那這與畫成圖2的自由體圖會有什麼分別(會問這個問題,就是想知道圖1與圖2是欲求「 彈簧給桿件的回覆力」還是「 彈簧的內彎矩」)?
2.單就此題來看,題目欲求b點旋轉角,所以得分成「 旋轉角左邊」「 旋轉角右邊」,那單位力法使用上有Ms與ms,所以又會有這個問題,Ms與ms是「彈簧給桿件的回覆力 」還是「 彈簧內彎矩」(我印象中老師您說過是「彈簧給桿件的回覆力 」,所以我心中就以為彈簧只有這個力)?
但就圖1右下自由體圖的畫法來看很怪(觀念上,彎矩圖應該只畫到如圖2的左邊)。
3.綜合我上面兩個問題來看,彈簧內力分類是否有兩種?因為自由體圖有圖1與圖2兩種畫法,。

4.學生知道彈簧「Ms=Kt*θ」,如果迴轉彈簧在桿端,就很好判斷,因為角度只有左邊或右邊一個。那若如圖1彈簧在中間,旋轉角有左邊也有右邊,例如圖1右下自由體圖,彈簧左邊ms=1/3,右邊也是,那ms是否必須「分別 」對左邊與右邊作回答(因為內力是一對)?而不是像桿端的迴轉彈簧只有一個ms。

3-3.jpg

5.第三張圖,題目是課本p.8-39.eq3,其中彈簧「內彎矩 」是否如我箭頭上所畫的自由體圖呢?如果答案是yes的話,那應該是「彈簧給桿件的回覆力 」才對吧?而不是內彎矩?

6.在編號6的腦力激盪中,裡面說,由切線方向判斷彎矩是負的。意思是彈簧給左邊與右邊都是負的彎矩嗎?
那如果我畫如下圖的旋轉角y'2>y'1,左邊切線來看是負彎矩,右邊來看是正彎矩,這樣對嗎?
簡單來說,桿件中(非桿端)的迴轉彈簧Ms=k*θ,正負如何判斷,是該如上述所說看左右切線分成左邊右邊回答,還是如下圖的<note>裡看整體彈簧的變形△θ(會想看整體彈簧變形,是因為想到''桿端''的迴轉彈簧只需要看一邊的旋轉角即能判斷方向,而''桿件中''的迴轉彈簧似乎必須分成左右??)。
4-4.jpg

7.延續上個問題,但若選擇看整體彈簧變形△θ,那正負如何判斷,因為是整體,就沒有左邊或右邊的彎矩之說了,對嗎?
此題使用積分法,有左右兩個象限之分,所以應該不能用整體彈簧變形△θ來看吧?
howteen
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Re: 迴轉彈簧

文章由 trlct » 2015 11月 15 (週日) 9:55 pm

先回答你一題半,先將咱們的認知統一:

1.如第一張圖,老師您上課有說,要求彈簧「內彎矩 」,所以畫成圖1的右下方桿件與彈簧分開,問題來了,那這與畫成圖2的自由體圖會有什麼分別(會問這個問題,就是想知道圖1與圖2是欲求「 彈簧給桿件的回覆力」還是「 彈簧的內彎矩」)?
A:
1.任何的「相接點」,如剛接點、鉸接點或扭轉彈簧之接續,當不將接續拆開(此時只有一根桿件),我們會說「接續點內有內力」。
2.另一方面,若將接續拆開(此時會有兩根桿件!),則上述的內力就成為左右兩桿之間的相互作用力。
3.所以,當我們說:「 彈簧的內彎矩」,請問是指上述那一點?
4.當我們說:「彈簧給桿件的回覆力」,請問那又是指上述那一點?
-----------------------------------------
2.單就此題來看,題目欲求b點旋轉角,所以得分成「 旋轉角左邊」「 旋轉角右邊」....

A:
1.不是「 旋轉角左邊」,是「接續點左邊的旋轉角」。同理,不是「 旋轉角右邊」,是「接續點右邊的旋轉角」。誤用名詞將造成認知錯誤,不可不慎!
2.因為是兩根桿件相接,所以接續點兩側的旋轉角可能不同。
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Re: 迴轉彈簧

文章由 howteen » 2015 11月 16 (週一) 10:57 pm

3.所以,當我們說:「 彈簧的內彎矩」,請問是指上述那一點?
回答老師:是指將接續拆開,左右兩桿間的相互作用力!

4.當我們說:「彈簧給桿件的回覆力」,請問那又是指上述那一點?
回答老師:指不將接續拆開,只有一根桿件!

感謝老師循循善誘的回覆!
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Re: 迴轉彈簧

文章由 trlct » 2015 11月 17 (週二) 3:58 am

howteen 寫:3.所以,當我們說:「 彈簧的內彎矩」,請問是指上述那一點?
回答老師:是指將接續拆開,左右兩桿間的相互作用力!

4.當我們說:「彈簧給桿件的回覆力」,請問那又是指上述那一點?
回答老師:指不將接續拆開,只有一根桿件!

感謝老師循循善誘的回覆!


A:
恰恰相反!這就是所有問題的根源所在。
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Re: 迴轉彈簧

文章由 howteen » 2015 11月 17 (週二) 11:20 pm

實在是顛覆我的觀念…可以先請老師繼續解答…我現在呈現腦塞車的情況了 …(我是有…想問那『桿端』的迴轉彈簧一般當支承力時是哪個?)
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Re: 迴轉彈簧

文章由 trlct » 2015 11月 18 (週三) 12:22 am

howteen 寫:實在是顛覆我的觀念…可以先請老師繼續解答…我現在呈現腦塞車的情況了 …(我是有…想問那『桿端』的迴轉彈簧一般當支承力時是哪個?)


A:
1.對於『桿端』的迴轉彈簧,如果不將桿件與地球分開(兩者合成一"桿件"),那就是「 彈簧的內彎矩」。
2.如果將桿件與地球分開(成兩根"桿件", 彈簧算在地球那邊),那就是 彈簧作用於桿件的「支承力隅矩」。
3.這與上述兩桿件的接續是完全一樣的道理,其實是一個極簡明的觀念,不要忘記,地球也是"一根桿件"。
4.腦塞車時就先休息幾天再回頭想想,不必太在意,你不是第一個,也不是最後一個或唯一一個有此問題的人,但可能是少數敢於提出發問的人。
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Re: 迴轉彈簧

文章由 howteen » 2015 11月 18 (週三) 11:52 am

1.依照上述的觀念,我可以理解成迴轉彈簧是有內彎矩的''插銷''嗎?
2.依照上述的觀念,進一步討論,上述兩個名詞所指都為「Ms」嗎(意思是Ms並不會因看待桿件方式有兩個數值吧?)?
3.我想以圖形幫助理解,以原問題第一張圖(p2-46)的右下角所畫自由體圖與以下這張有無分別(假設內力圖由左畫到彈簧右邊的話)?
未命名.jpg

4.再用一張圖,以下這是單位力法使用前您黑板上畫的關於Ms的觀念,圖中的角度θs意指接續點左邊相對於右邊旋轉角的總和吧,那此時圖中Ms怎麼稱呼?
IMG_20151118_104241_HDR.jpg

5.睡一晚後又能開始理解思考,我並不把老師您抽空上來解答看成應該的,所以能快點理解就快點理解,老師謝謝你!

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