申論 1圖中有一直徑為D = 25 mm 的金屬圓棒固定在牆上，於y = L = 300 mm處有另一直徑為d = 15 mm 的圓柱型把手。假設把手的剛性遠大於金屬圓棒，不需要考慮其材料變形的問題。於把手末端C 處（z = L = 200 mm）施予一朝向負x 方向的外力F = 1500 N，試問在金屬圓棒A 處『分析位置』：㈠第一主應力S 有多大？（6 分）τ1㈡第二主應力S 有多大？（6 分）㈢最大剪應力 有多大？（6 分）max㈣若材料的蒲松比（Poisson’s Ratio）為0.4，基於最大應變能（MaximumStrain Energy）模型，若希望達到安全係數1.2，請問金屬圓棒的降伏強度至少要多大？（7 分）（註：作答請明確標示單位）
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弱點分析
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申論 2有一直徑為15 mm 的圓棒之兩端分別固定於軸承上，如圖所示，L = 1000 mm，外力F = 500 N，圓棒等速旋轉中。圓棒材料的降伏強度為350 MPa、極限拉伸強度（Ultimate Tensile Strength）為500 MPa、耐久限（Endurance Limit）為250 MPa，請使用下列方法計算疲勞安全係數：㈠降伏線（Yield Line）（7 分）㈡Goodman 模型（9 分）㈢Soderberg 模型（9 分）（註：作答請明確標示單位）
申論 3使用直徑5 mm 的金屬絲纏繞數圈以製作一螺旋彈簧，期望該彈簧受到外力1 N 時會伸長1 cm，該材料的楊氏係數為250 MPa、剪力模數為200 MPa，請回答下列問題：㈠若纏繞圈數為4 圈（不考慮彈簧兩端的掛勾長度），此螺旋彈簧的最外徑應該為多少？（9 分）㈡延續㈠，該彈簧受到30 N 外力時，材料沿著外力方向受到多少剪應力？（8 分）㈢延續㈡，受到多少扭轉剪應力？（8 分）（註：作答請明確標示單位）
申論 4圖中有一皮帶以交叉式纏繞兩個皮帶輪，小皮帶輪的直徑為150 mm，大皮帶輪的直徑為200 mm，兩個皮帶輪中心間的距離為600 mm，皮帶在直線段保持緊繃。請問：㈠皮帶與小皮帶輪之間的接觸角度。（6 分）㈡皮帶與大皮帶輪之間的接觸角度。（6 分）㈢圖中纏繞好的皮帶之長度（請以切點到切點間準確長度計算）。（7 分）㈣若皮帶對小皮帶輪產生了100 N·m 的力矩，皮帶兩端將有多少張力差？（6 分）（註：作答請明確標示單位）