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工程力学复习题

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工程力学作业

(材料力学)

第一、二章 拉伸、压缩与剪切

一、填空题

1、铸铁压缩试件,破坏是在 截面发生剪切错动,是由于

引起的。

2、a、b、c三种材料的应力-应变曲线如图所示。其中强度最高的材料 是 ,弹性模量最小的材料是 ,塑性最好的材料是 。

3、图示结构中杆1和杆2的截面面积和拉压许用应力均相同,设载荷P可在刚性梁AD上移动。结构的许可载荷[ P ]是根据P作用于 点处确定的。

P 1 2

C D A B a a 4、五根抗拉刚度EA相同的直杆铰接成如图所示之边长为a的正方形结构,A、

O

σ a b

c

ε

B两处受力 P作用。若各杆均为小变形,则A、B两点的相对位移AB = 。

5、图示结构中。若1、2两杆的EA相同,则节点A的竖向位移Ay = ,水平位移为Ax= 。

1 2 30º C P A B P a D l

A

P

6、铆接头的连接板厚度t = d,则铆钉的切应力τ为 , 挤压应力σ bs为 。

二、选择题

P t t ddt P / 2 P / 2

1、当低碳钢试件的试验应力σ = σs时,试件将:

(A) 完全失去承载能力; (B) 破断;

(C) 发生局部颈缩现象; (D) 产生很大的塑性变形。

正确答案是 。

2、图示木接头,水平杆与斜杆成α角,其挤压面积为A bs为: (A)b h ; (B)b h tan α ;

(C)b h / cos α ; (D)b h /(cos α sin α)。

P b h α

a

3、图示铆钉联接,铆钉的挤压应力为:

正确答案是 。

(A)2 P / ( π d ); (B)P / (2 d t ); (C)P / (2 b t ); (D)4 P / ( π d )。

正确答案是 。

2

2

d

P P b

4、等截面直杆受轴向拉力P作用而产生弹性伸长,已知杆长为l,截面积为

P P t t A,材料弹性模量为E,泊松比为ν,拉伸理论告诉我们,影响该杆横截

面上应力的因素是:

(A)E、ν、P; (B)l、A、P; (C)l、A、E、ν、P; (D)A、P。

正确答案是 。

5、等截面直杆受轴向拉力P作用而产生弹性伸长,已知杆长为截面积为A,则横截面上的正应力和45º斜截面上的正应力分别为:

(A)P / A,P / ( 2 A ); (B)P / A,P / ( 2

/ 2

1

A );

1 / 2

(C)P / ( 2 A ),P / ( 2 A ); (D)P / A,2 P

/ A 。

正确答案是 。

P 45º P

6、由同一种材料组成的变截面杆的横截面面积分别为2 A和A,受力如图示,

E为常数,有下列结论:

(A)D截面位移为0;

(B)D截面位移为P l / (2 E A ); (C)C截面位移为P l / (2 E A ); (D)D截面位移为P l / ( E A )。

正确答案是 。

2A A

P 2P CD B l l

7、甲、乙两杆,几何尺寸相同,轴向拉力P相同,材料不同,它们的应力和变形有四种可能:

(A)应力σ和变形Δ l都相同; (B)应力σ不同,变形Δ l相同;

(C)应力σ相同,变形Δ l不同; (D)应力σ和变形Δ l都不同。

正确答案是 。

8、铅直的刚性杆AB上铰接着三根材料相同,横截面积相同,相互平行的水

平等直杆,其长度分别为l、2 l、3 l,如图所示。今在B端作用一平行于水平杆的集中力P,若以FN1、FN2、FN3和ε1、ε2、ε3分别表示1、2、3杆的轴力和应变值,有四种情况:

(A)FN1=FN2=FN3,ε1 =ε2 =ε3; (B)FN1正确答案是 。

P B

a ③ 3

a ② 2 la ① l

a A

9、如图所示,刚性杆AB的左端铰支,①、②两杆为长度相等,横截面面积相等的等直杆,其弹性模量分别为E1和E2,且有E1=2 E2,平衡方程与补充方程可能有以下四种:

(A)FN1+FN2=P,FN1=FN2; (B)FN1+2FN2=3P,FN2=2FN1; (C)FN1+2FN2=3P,FN1=FN2; (D)FN1+FN2=P,FN2=2FN1。;

正确答案是 。

a A ① a ② a B D C P

三、计算题

1、正方形结构受力如图,P =50 kN,各杆横截面积A =2000 mm,求各杆的正应力。

P A ①② B D ⑤ ③ ④ C P 2、一拱由刚性块AB、BC和拉杆AC组成,受均布荷载q =90 kN / m (如图)。若R =12 m,拉杆的许用应力[ σ ]=150 MPa,试设计拉杆的直径d。 q B R A C

3、钢质圆杆的直径d =10 mm,P =5 kN,弹性模量E =210 GPa。画出轴

力图并求杆内最大应变和杆的总伸长。

2

A 2P B C 2P D P d

4、如图所示,杆ABC为刚杆,①、②、③各杆E、A、l均相同,求各杆内力值。

① ② ③ a A B a C l P

5、静不定结构如图所示。AB为刚体,1、2杆的EA相同,试列出求解两杆内力FN1和FN2的方程式。

l A 1 2 α B a a a P

第三章 扭转

一、填空题

1、图示两根圆轴横截面上的最大切应力相同,则两轴的直径之比d 1 / d 2 = 。

1 kN·m

d 2

1 kN·m

3 kN·m

d 1

3 kN·m

2、圆轴受力如图所示,其危险截面在 段,当m 3、m 4换以后,危险面在 段。

m1= m2= m3=

B CA m4=

A DA (kN·m) l2 l3 l1

3、求图示圆截面轴指定截面上的扭矩:

T1= ,T2= 。 1 2

600 2 1 1400 800

(kN· m

4、一受扭圆轴,横截面上的最大切应力τmax=40MPa,如图所示,则横截面上a点的切应力τa= 。

τmax τa a 25 60 (mm)

5、阶梯轴尺寸及受力如图所示,AB段的最大切应力τmax1与BC段的最大切应力τmax2之比τmax1 / τmax2= 。

2m m

d 2d C A B l l

6、铸铁圆轴受扭时,在 面上发生断裂,其破坏是由 应力引起的。

二、选择题 1、公式

T/Ip对图示四种横截面杆受扭时,适用的截面有四种答案:

(注:除(D)外其余为空心截面)

正确答案是 。

T (A)

T (B)

T (C)

T (D)

2、在图示受扭圆轴横截面上的切应力分布图中,

正确答案是 。

T T T T

(A) (D) (C) (B)

3、受扭圆轴,当横截面上的扭矩不变,而直径减小一半时,横截面的最大切应力与原来的最大切应力之比有四种答案:

(A)2倍; (B)4倍; (C)6倍; (D)8倍。

正确答案是 。

4、实心圆轴①和空心圆轴②,它们的横截面面积均相同,受相同扭矩作用,则最大切应力有四种答案: (A)(C)

max2max1; (B)max2max1; max2max1; (D)无法比较。

正确答案是 。

5、由同一材料制成的空心圆轴和实心圆轴,长度和横截面面积均相同,则抗扭刚度较大的是哪个?现有四种答案:

(A)实心圆轴; (B)空心圆轴; (C)二者一样; (D)无法判断。

正确答案是 。

6、实心圆轴①和空心圆轴②,两轴材料、横截面面积、长度和所受扭矩均相同,则两轴的扭转角之间的关系有四种答案:

(A)

12; (B)12; (C)12; (D)无法比较。

正确答案是 。

三、计算题(共08道小题)

1、作图所示轴的扭矩图。

30 20 70 50

A B

1 m 1 m 2 m 2 m

(kN·m)

2、直径为60 mm的实心圆轴,其强度恰好满足要求。在受力不变的条件下,若改用内外径比0.8的空心圆轴,求轴的外直径D。

m1= m2= m3=

(kN·m) m m

3、直径为100 mm的圆轴,材料的G =80 GPa,其表面上的纵向线在扭转力偶作用时倾斜角0.0065,求:(1)外力偶矩m的值;(2)若[ τ ] = 70 MPa,校核其强度。

0m α 100 mm

m m

4、阶梯圆轴AB,受力如图所示,已知m、a、G Ip,试作AB轴的扭矩图,并计算B截面相对于A截面的扭转角ΦAB。

3m m

GIp 3GIp A B D C

a a a

5、如图所示,已知作用在变截面钢轴上的外力偶矩m1= kN·m,m2=·m,材料的G =80 GPa。试作AC轴的扭矩图,求最大切应力和两截面间相对扭转角。

Φ7 Φ5 D1 D2 m1 m2 A C B

800 450

8、阶梯圆轴受力如图所示。已知D =2 d,材料的切变模量为G,试求:

(1) 作AC轴的扭矩图,求轴的最大切应力; (2) A、C两截面的相对扭转角; (3) 最大单位长度扭转角。

2 m 3 m m dDD A a B C a 第四章 弯曲内力

一、填空题

简支梁某一段受均布载荷时,最大弯矩在分布载荷的合力作用点处。这只对 分布载荷的情况是正确的;而对于 分布载荷的情况则是错误的。

二、选择题

1、梁的内力符号与坐标系的关系是: (A)剪力、弯矩符号与坐标系有关; (B)剪力、弯矩符号与坐标系无关;

(C)剪力符号与坐标系有关,弯矩符号与坐标系无关;

(D)弯矩符号与坐标系有关,剪力符号与坐标系无关。

正确答案是 。 2、图示简支梁,C截面的FS、M值为: (A)FSCql/2,MC0;

2(B)FSC0,MCql/8;

2(C)FSC0,MCql/8; 2(D)FSCql/2,MCql/4。

正确答案是 。

y qx C xl/2 l/23、图示(a)、(b)两根梁的最大弯矩之比,即 (M max) a / (M max) b等于: (A)1; (B)2; (D)3; (C)4。

正确答案是 。

qlql/8ll/84、梁的受载情况对于截面为反对称。设Pql/2,FSC和MC分别表示梁截面上的剪力和弯矩,则下列结论中哪个是正确的? (A)FSC0,MC0; (B)FSC0,MC0; (C)FSC0,MC0; (D)FSC0,MC0。

正确答案是 。

P q A C q B P a a a a 三、作图题(作图示梁的剪力图和弯矩图) 1、

3kN/ m 4

2m 2m

.2、

qa

3、

a a q

4、

qa2 q a

5、

P A Pa B

a a a q q

a a a 6、

Pa A P B

7、

aa

8、

2qa2 A qB 2a 2qa a a

a 2qa 3qa2 q 2a 9、作图示梁的剪力图和弯矩图。

l / 4 P P l / 2 l / 4 l / 2 10、作图示梁的剪力图和弯矩图。

8 kN·m 20 kN 8 kN·m

2 m 2 m 11、作图示梁的剪力图和弯矩图。

a qa2/2 q a 第五章 弯曲应力

一、填空题

1、两材料相同的圆截面梁,载荷如图所示,若二梁内最大应力相等,则

D1:D2= 。

2P D1

2P l / 4 l / 2 M=P l l / D2

l / l / 2 2、某抗弯构件的截面为T形,如图所示,为使截面上的最大拉应力(t)max和最大压应力(c)max同时分别达到材料的[ σ σc ],应将y1和y2的t ]和[ 比值设计为 。(C为形心)

上拉 C y1 z

y2 下压

二、选择题

1、一梁拟用图示两种方式搁置,则两种情况下的最大应力之比

(max)a/(max)b为:

(A)1/ 4 ; (B)1/ 16 ; (C)1/ ; (D)16 。

正确答案是 。

P P l l b

4b 4b

b 2、图示矩形截面采用两种放置方式,从弯曲正应力强度观点,承载能力(b)是(a)的多少倍?

(A)2; (B)4; (C)6; (D)8。

正确答案是 。

q a40

20 40 (a)

20 (b)

3、矩形截面梁当横截面的高度增加一倍,宽度较小一半时,从正应力强度条件考虑,该梁的承载能力的变化将有四种答案:

(A)不变; (B)增大一倍; (C)减小一半; (D)增大三倍。

正确答案是 。

4、为了提高梁的承载能力,梁的支座有图示四种方案,

合理方案是 。

q q

(A) (B) 4 l / 5 l / 5 l

q q

(C) (D) l / 5 3 l / 5 l / 5 l

5、对于相同的横截面积,同一梁采用下列何种截面,其强度最高:

正确答案是 。

(A) (B) (C) (D)

二、计算题

1、图示外伸梁,受均布载荷作用,已知:q =10 kN / m,a4m,

[]160MPa, 试校核该梁的强度。

q A C D

200

a / 2 a 100 (单位:mm)

2、16号工字钢截面的尺寸及受力如图所示。[]160MPa,试校核正应力强度条件。

5 kN A 4m B 10 kN z

C 4m D

y

4m h =160mm

Iz=×107mm4

3、圆形截面简支梁受力如图,已知[]12MPa,直径为d,若直径增加一倍,则载荷q最大可增加到多少?

q = kN / m

A B 4m d

4、图示为一铸铁梁,P1 =9 kN, P2 =4 kN,许用拉应力[ σ ]=30 MPa,t

许用压应力[ σc ]=60 MPa,Iy7.6310m,试校核此梁的强度。

P1 P2 52 80 20 C 120 1m 1m 1m 20 第六章 弯曲变形

一、填空题(共02道小题)

1、图示简支梁(a)、(b)受均布载荷q作用,已知两梁的E I相同,则(b)梁的最大挠度应为(a)梁的最大挠度的 倍。 q q

2 l

(a) (b)

2、用积分法求图示挠曲线方程时,需应用的

支承条件是 ; 连续性条件是 。 P q

A C x

D B

l / l l /

y

二、选择题(共07道小题)

1、已知梁的EI为常数,今欲使梁的挠曲线在xl/3处出现一拐点,则比值

m1/m2为:

(A)m1/m22; (B)m1/m23; (C)m1/m21/2; (D)m1/m21/3。

正确答案是 。

m2 m1

A B x l

2、图示二梁抗弯刚度EI相同,载荷q相同,则下列四种关系中,哪一个是正确的?

(A)两梁对应点的内力和位移相同; (B)两梁对应点的内力和位移不同; (C)内力相同,位移不同; (D)内力不同,位移相同。

正确答案是 。

(a)

A (b)A

A l

qD BD EI q BDEI q l / l C

C

3、图示梁自由端B点的挠度为:

(A)ma(la/2)/(EI); (B)ma(la/2)/(EI); (C)ma/(EI); (D)ma(la/2)/(EI)。

正确答案是 。

23

m

A B x

EI C

a l

附: m l

y

wmax = m l 2 / (2 E I )

θmax = m l / (E I )

4、外伸梁受截如图所示,其挠曲线的大致形状有(A)、(B)、(C)、(D)四种:

正确答案是 。

P P

A B C

a a a

直线

(A) (B)

(C) (D)

5、图示梁,欲使C点挠度为零,则P与q的关系为:

(A)Pql/2; (B)P5ql/8; (C)P5ql/6; (D)P3ql/5。

正确答案是 。

q

A C P

l/2

6、图示等截面梁中点D的挠度为:

3B l/2 (A)0; (B)Pa/(6EI); (C)Pa/(4EI); (D)Pa/(12EI)。

正确答案是 。

P P EI A CA D B

a a a

7、图示梁的EI为常数,在P、q共同作用下,D点的挠度为零,则P与q的关系为:

(A)P2ql/3; (B)P3ql/4; (C)P5ql/8; (D)P4ql/3。

正确答案是 。

三、计算题

33P A D B q CA

l l l (共06道小题)

1、图示空心圆截面梁的外径D80mm,其内径d40mm,E200GPa,C点的挠度不得超过AB间跨长的1/10,B截面的转角不得超过1/10rad,试校核该梁的刚度。

3

P2 =1 k N A 200 B C 200 P2 =2 k N

100 (mm)

2、已知:[f]l/500,E200GPa,[]100MPa。试根据梁的刚度条件,确定图示梁的许可载荷[P],并校核强度。

I36a

P B A z

l / 2

Iz = 15760 cm4

l = 9 m Wz = 875 cm3

3、矩形截面悬臂梁受截如图所示,已知q =10 kN / m,l3m,

[f/l]1/250,[]120MPa,E200GPa,且h2b,求截面

尺寸。

2a

qa

h l b

4、等截面折杆如图所示,几何量a、I、Ip、弹性模量E、切变模量G以及载荷P、q均为已知。试求C截面的垂直位移wC及转角θC。 P

CA

q y

A B ax 2a o z

5、用叠加法求图示梁C端挠度wc和转角c。

P=qa q A EI B CA

a a a

6、图示工字截面梁,l6m,q =4 kN / m,E200GPa,[f/l]1/400,

Iz0.34104m4。校核梁的刚度。

q

A B

y z

测试(一)

一、选择题(共04道小题)

1、低碳钢拉伸经过冷作硬化后,以下四种指标中那种得到提高: (A)强度极限; (B)比例极限; (C)断面收缩率; (D)伸长率(延伸率)。

正确答案是 。

2、当低碳钢时间的实验应力σ=σs时,试件将: (A)完全失去承载能力; (B)破断;

(C)发生局部颈缩现象; (D)产生很大的塑性变形。

正确答案是 。

3、图示木接头,水平杆与斜杆成α角,其挤压面积Abs为: (A)b h; (B)b h tan α; (C)b h / cos α; (D)b h / ( cos α sin α )。

P 正确答案是 。

b h α

a

4、图示铆钉联接,铆钉的挤压力σbs是:

2 (A)2P / ( π d ); (B)P / 2 d t; 2

(C)P / 2 b t ; (D)4P / ( π d )。

正确答案是 。

P

二、填空题(共03道小题 ) P P ddP t t b

1、等截面圆轴受扭时, 的截面为危险截面,对变截面圆轴,危险截面要由比值 确定。

2、阶梯轴尺寸及受力如图所示,AB段的最大切应力τmax1与BC段的最大切应力τmax2之比τmax1 / τmax2= 。

2m m

d 2d C A B l l

3、边长为a的正方形截面梁,按图示两种不同形式放置,在相同作用下,两者最大正应力之比(σmax)a / (σmax)b = 。

ZZ z z a

a

(a(b)

三、计算题(共04道小题)

1、AB为一钢体,用1、2、3、4四根杆铰结于C、D点。在AB上加有力偶。

(1)试求四杆内的位移。

(2)求A、B 点的位移。 设四杆的抗拉(压)刚度均为EA。 A F 1 2 θ

C θ O 3 4 F B R R

2、作梁的FS、M图。 2q q

a 2a

3、作钢架的FN、FS、M图。

D a qa 2/2

2 2qa 2a q 2a

4、工字形截面悬臂梁受截如图,材料的[ σ ] =160 MPa,校核梁的正应力强度。

20 kN 100

20

20kN· m

160 20 2 m 2 m 20

(单位:mm) 完。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

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