2013年4月考试工程力学（二）第三次作业
一、计算题（本大题共70分，共 7 小题，每小题 10 分）
1. 杆AB的A端沿水平线以等速v运动，运动时杆恒与一半径为R的圆周相切，如图所示，如杆与水平线间的交角为θ，试以角θ表示杆的角速度。
2. 已知点的运动方程为：x =3t, y =0.5 t2 +2t。其中x ,y的单位为m，t的
单位为s。求t=2s时，该点的速度、加速度以及曲率半径。
3. 在图所示起重机构中，已知齿轮Ⅰ，Ⅱ的节圆半径分别为R
1和R
2
，鼓轮Ⅲ
的半径为R
3
，设重物M自静止以匀加速度a下落，试求齿轮Ⅱ的转动方程。
4. 图示压杆截面尺寸如图，在xoy平面内两端为球形铰，在ｘoz平面内，A、
B、C三处均受球形约束作用。试比较该压杆在xoz平面内和在ｘoy平面内的稳定性。
5. （15分）在图示结构中，AB为圆截面杆，其直径d＝80mm，杆长l1＝4.5m，BC为正方形截面杆，其边长a＝70mm，杆长l2＝3m。两杆的材料相同，弹性模
量E＝2×105MPa，λp＝123。试求此结构的临界力。
6. 平面机构由两匀质杆AB、BO组成，两杆的质量均为m，长度均为l，在铅垂平面内运动，如图所示。在杆AB上作用一不变的力偶矩M，从图示位置θ角时
由静止开始运动。不计摩擦，求当点A刚碰到铰支座O时A端的速度。（10分）
7. 圆形截面折杆受力如图示。已知L=1.2m，a=0.75m，折杆直径d=100mm，
P=8kN，材料的容许应力[]=160MPa。试按第四强度理论校核该折杆的强度。
二、问答题（本大题共30分，共 6 小题，每小题 5 分）
1. 沿直线轨道作纯滚动的圆轮，选如(a)所示参考坐标系，建立轮缘上 M点的如下运动方程(设)。
对吗？
2. 问题图中绳子和轮缘上的接触点A加速度有何不同？
3. 如图所示，盛满液体的水池侧壁上开有不同高度的小孔，试证明从一半液体高度的小孔中流出的水射程最远.
4. “若质点系动量为零，则必处于静止状态”。这种说法对吗？
的大小和方向对吗？
5. 如图 (a)、(b)、(c)、(d)所示动点M的a
c
和许用载荷 [P] 6. 区分临界载荷（临界力）P
cr
答案：
一、计算题（70分，共 7 题，每小题 10 分）
1.
参考答案：
解题方案：
评分标准：
2.
参考答案：
解题方案：评分标准：
3.
参考答案：
解题方案：
评分标准：
4.
参考答案：
结论： xoy 平面内的稳定性较好
解题方案：
稳定的概念
评分标准：
5.
参考答案：
解题方案：
两端铰支细长压杆的欧拉临界力评分标准：
6.
参考答案：
动能定理
评分标准：
7.
参考答案：
解题方案：
常用的强度理论
评分标准：
二、问答题（30分，共 6 题，每小题 5 分）
1.
参考答案：
评分标准：
2.
参考答案：
答：若绳与轮之间无相对滑动时，则绳子的加速度与轮缘上的接触点A的切向加速度相同，但轮缘上的接触点A还有法向加速度，其全加速度是这两项加速度的矢量和。
解题方案：
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3.
参考答案：
解题方案：
评分标准：
4.
参考答案：
答：这仅对于单个质点和平移刚体正确，而一般质点系却不对。因为质点系的动量为零，只能说明其质心速度为零。如图(a)、(b)、(c)所示，p＝0，却处于运动状态。
解题方案：
评分标准：
5.
参考答案：
解题方案：评分标准：
6.
参考答案：
解题方案：评分标准：
2010-2011学年第2学期工程力学复习要点 简 答 题 参 考 答 案 1、说明下列式子的意义和区别。 ①21F F =；②21F F ρρ=；③力1F ρ等效于力2F ρ。 【答】： ①21F F =，表示两个量（代数量或者标量）数值大小相等，符号相同； ②21F F ρρ=，表示两个矢量大小相等、方向相同； ③力1F ρ等效于力2F ρ，力有三个要素，所以两个力等效，是指两个力的三要素相同。 2、作用与反作用定律和二力平衡公理都提到等值、反向、共线，试问二者有什么不同 【答】：二者的主要区别是： 二力平衡公理中等值、反向、共线的两个力，作用在同一刚体上，是一个作用对象，两个力构成了一个平衡力系，效果是使刚体保持平衡，对于变形体不一定成立。 作用与反作用定律中等值、反向、共线的两个力，作用在两个有相互作用的物体上，是两个作用对象，此两力不是平衡力系，对刚体、变形体、静止或者作变速运动的物体都适用。 3、力在坐标轴上的投影与力沿相应坐标轴方向的分力有什么区别和联系 【答】：力在坐标轴上的投影是代数量，可为正、负或零，没有作用点或作用线；力沿相应坐标轴的方向的分力是矢量、存在大小、方向和作用点。当坐标轴或力的作用线平移时，力的投影大小和正负不变，但沿对应坐标轴的分力作用点发生改变。 当x 轴与y 轴互相垂直时，力沿坐标轴方向的分力大小等于力在对应坐标轴上投影的绝对值；当x 轴与y 轴互相不垂直时，力沿坐标轴方向的分力大小不等于力在对应坐标轴上投影的绝对值。 4、什么叫二力构件分析二力构件受力时与构件的形状有无关系凡两端用铰链连接的杆都是二力杆吗 【答】：二力构件是指只受两个力作用而保持平衡的构件．．．．．．．．．．．．．．． ，二力构件既可以是杆状，也可以是任意形状的物体。 分析二力构件受力时，与构件的几何形状没有关系（即并不考虑物体的几何形状），只考虑物体：（1）是否只受两个力的作用（一般情况下都是忽略重力的作用）；（2）是否保持平衡状态。符合以上两个条件的任何物体，都是二力构件。在二力构件中，形状为杆的构件称为二力杆，可以是直杆，也可以是曲杆。 两端用铰链连接且中间不受其他外力作用的杆（重力不计），才是二力杆。 5、试叙述力的平移定理和它的逆定理。 【答】：力的平移定理：作用在刚体上的力，可以从原作用点等效地平行移动到刚体内的任一指定点，但必须同时在该力与所指定点所决定的平面内附加一力偶，附加力偶矩等于原力对指定点之矩。示意图如下图所示。 力的平移定理的逆定理．．． ：作用在同一刚体同一平面内的一个力F ρ和一个力偶，可以合成为
《工程力学》作业1参考答案 说明：本次作业对应于文字教材第0—3章，应按相应教学进度完成。 一、单项选择题（每小题2分，共30分） 在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号填在题干后面的括号内。 选、错选或多选者，该题无分。 1. 三刚片组成几何不变体系的规则是（B ） A三链杆相连，不平行也不相交于一点 B三铰两两相连，三铰不在一直线上 C三铰三链杆相连，杆不通过铰 D 一铰一链杆相连，杆不通过铰 2. 在无多余约束的几何不变体系上增加二元体后构成（ C ） A可变体系 B瞬变体系 C无多余约束的几何不变体系 D有多余约束的几何不变体系 3. 图示体系为（D ）。 A瞬变体系 B常变体系 C有多余约束的几何不变体系 D无多余约束的几何不变体系 4. 下图所示平面杆件体系是何种杆件体系（ A常变 B瞬变 C不变且无多余联系 D不变且有一个多余联系
5?图示桁架有几根零杆（ D ） A 0 B 2
6?图1所示结构的弯矩图形状应为（ A ） 7 A |C B 1 |F P A a __ a I a 予 r* ---------------- C F p a （下拉）； D F p a （下拉） 4 2 &图示刚架杆端弯矩 M BA 等于（A ） A 5kN 20kN ? m 5kN 2m A Fpa （上拉）； 4 B 旦a （上拉） 2 （左侧受拉） （右侧受拉） （左侧受 30kN - m 30kN - m 10kN - m 10kN - m
9?下图所示伸出梁弯矩图的正确形状为（ C ) CL A|B1 * C' 一/ C1 4 1D 1 .1—9右 A m （上侧受拉） B m （下侧受拉） C m（下侧受拉） D 0 2 m h|A J C 才 」 l l a A AB部分 B BC部分 C CD部分 D DE部分 1A B C D E ■■■ t=0 ― 1 e is 13.对图（a）所示结构，按虚拟力状态图（b）将求出（D ） A截面B的转角 B截面D的转角 C BD两点间的相对移动 D BD两截面间的相对转动 12?悬臂梁两种状态的弯矩图如图所示，图乘结果是（ abl 4EI abl abl 12EI C ) abl 12EI I i I i} 「1 l—— 4EI
（一）单选题 1.力对点之矩和力偶对点之矩，与矩心位置的关系是—。 （A）都与矩心的位置无关 '（B）都与矩心的位置有关 （C）力对点之矩与矩心的位置有关，力偶对点之矩与矩心的位置无关 d ［（D）无法确定 参考答案： （C） 2.图所示水平力F作用在刚架的B点，不计刚架重量，支座A和D的约束力为 (D) 参考答案: （A） (B) (A) (C)
沿 AB 沿AC 沿AD 无法 (A)的连-(B)的连(C)的连 厂1(D)确定线线线方向 参考答案: (B) 4.光滑支承面对物体的约束力作用于接触点，其方向沿接触面的公法线 指向指向背离背离 受力受力受力受力 (A)物体，(B)物体，(C)物体，(D)物体, 为压为拉为压为拉 力力力力 参考答案: (A) 5.铰接三杆机构OABO1在图示位置平衡，各杆自重不计。已知OA=40cm O1B=60cm作 用在0A上的力偶矩I：—'；：。力偶矩M2的大小是 3. A的约束力方向是 M- 已知构件受力如图所示，不计自重，支座
(A)： I ' (B)'"I (C)3N?m k' |(D) 1 - i 参考答案： (C) 6. 构件AB的A端为固定铰，B端为活动铰。已知在构件上作用一力偶 件自重不计，尺寸单位为m,支座A的约束力是。 (A)81.2N ( B ) 100N ( C ) 50N (D) 75N 参考答案： (A) 7.力偶对物体的作用效应决定于—。 (A)力偶矩的大小 (B)力偶的转向 (C)力偶的作用平面 (D)力偶矩的大小、力偶的转向、力偶的作用平面 ^lOON'rn 构
参考答案: (D) 9.已知梁上作用一力偶M,梁长为丨，梁重不计，支座A和B的约束力为 1/2 (A) 匚(B)'卫_厂 ￡1cosa 8. 图所示力对z轴之矩等于零。
﹒物体平衡：物体相对于地面保持静止或作匀速直线运动的状态。 ﹒力是物体间相互的机械作用，这种作用使物体的机械运动状态发生变化，或使物体发生变形。 ﹒力的三要素：力的大小，方向，作用点。 ﹒平面汇交力系合成结果是一个合力，其大小和方向由多边形的封闭边来表示，其作用线通过各力的汇交点。即合力等于各分力的矢量和（或几何和）矢量式表示：Fr=F1+F2….+Fn=∑Fi ﹒平面汇交力系平衡的几何条件是：力多变形封闭。 ﹒力F对O点之距，简称力矩。用符号M0(F)=+-Fh O点到力F作用线的垂直距离h,称为力臂。规定：力使物体绕矩心作逆时针方向转动时，力矩取正号;作顺时针方向转动时，取负号。平面内力对点之矩，只取决于力矩的大小及旋转方向，因此平面内力对点之矩是一个代数量。 ﹒力学上把大小相等、方向相反、作用线互相平行的两个力叫做力偶。力偶中两力所在平面叫力偶作用面。两力作用线间的垂直距离叫力偶臂 ﹒为保证机器或结构正常运行，要求每个构件有足够的抵抗破坏的能力也就是要有足够的强度，同时要求构件有足够的抵抗变形的能力，即有足够的刚度。 ﹒要求他们工作时能保持原有的平衡状态，即要求其有足够的稳定性。 ﹒将构成构件的材料皆视为可变形固体 ﹒切应力大小随截面方位变化，当α=0时，正应力最大，σmax=σ0.即拉压杆的最大切应力发生在横截面上，其值为σ0。当α=45°，切应力最大，Tmax=σ0/2.其中σ0=F/A ﹒△l/l=1/E*Fn/A ε=σ/E ﹒作用在构件两侧面上的横向外力的合力大小相等，方向相反，作用线相距很近。在这样的外力作用下，其变形特点是：两力间的横截面发生相对错动，这种变形形式叫做剪切。 ﹒{M}n.m=9550*{P}kw/{n}r/min ﹒他们都可简化为一根直杆：在通过轴线的平面内，受到垂直于杆轴线的外力或外力偶作用。在这样的外力作用下，杆的轴线将弯曲成一条曲线，这种变形形式称为弯曲。 ﹒截面上的剪力在数值上等于此截面左侧或右侧梁上外力的代数和。 ﹒截面上的弯矩在数值上等于此截面左侧或右侧梁上外力对该截面形心的力矩的代数和。﹒计算剪力时：截面左侧梁上的外力向上取正值，向下取负：截面右侧，向下取正，向上取负。计算弯矩时，截面左侧梁上外力对截面形心的力矩顺时针转向取正，逆时针取负：截面右侧外力逆时针取正，顺时针取负。 ﹒横力弯曲或剪切弯曲Fs为0而弯矩M为常量这种弯曲为纯弯曲。 ﹒梁轴线上的一点在垂直于梁变形前轴线方向的线位移称为该点的挠度 ﹒梁任一横截面绕其中性轴转动的角度称为该截面的转角。
大作业（一） 一、填空题 1、杆件变形的基本形式有（轴向拉伸和压缩）、（剪切）、（扭转）和（弯曲） 2、材料力学所研究的问题是构件的（强度）、（刚度）和（稳定性）。 3、脆性材料的抗压能力远比抗拉能力（强）。 4、同一种材料，在弹性变形范围内，横向应变ε/和纵向应变ε之间有如下关系：（ε/= -με） 5、（弹性模量E ）是反映材料抵抗弹性变形能力的指标。 6、（屈服点σs ）和（抗拉强度σb ）是反映材料强度的两个指标 7、(伸长率δ)和(断面收缩率ψ)是反映材料塑性的指标，一般把（δ>5%）的材料称为塑性材料，把（δ<5%）的材料称为脆性材料。 8、应力集中的程度可以用（应力集中因数K ）来衡量 9、（脆性材料）对应力集中十分敏感，设计时必须考虑应力集中的影响 10、挤压面是外力的作用面，与外力（垂直），挤压面为半圆弧面时，可将构件的直径截面视为（挤压面） 11、如图所示，铆接头的连接板厚度t=d ，则铆钉剪应力τ= （ 2 2d P πτ= ） ，挤压应力σbs =（ td P bs 2=σ ）。 P/2 P/2 二、选择题 1、构成构件的材料是可变形固体，材料力学中对可变形固体的基本假设不包括（C ） A 、均匀连续性 B 、各向同性假设 C 、平面假设 D 、小变形假设 2、下列力学性能指标中，（B ）是强度指标 A 、弹性模量E B 、屈服强度s σ C 、伸长率δ D 、许用应力σ 3、下列力学性能指标中，（C ）是反映塑性的指标 A 、比例极限p σ B 、抗拉强度b σ C 、断面收缩率ψ D 、安全系数n 4、下列构件中，（ C ）不属于轴向拉伸或轴向压缩 A 、 B 、 C 、 D 、
第1学期《工程力学》复习要点 一、填空题 I ?力是物体间相互的相互机械作用，这种作用能使物体的运动状态和形状发生改变。 2?力的基本计量单位是牛顿（N）或千牛顿（kN ）。 3?力对物体的作用效果取决于力的大小、方向和作用点（作用线）三要素。 4?若力F对某刚体的作用效果与一个力系对该刚体的作用效果相同，则称F为该力系的合力，力系中的每个力都是F的分力。 5?平衡力系是合力（主矢和主矩）为零的力系，物体在平衡力系作用下，总是保持静止或作匀速直______________ —6?力是既有大小，又有方向的矢量，常用带有箭头的线段画岀。 7?刚体是理想化的力学模型，指受力后大小和形状始终保持不变的物体。 8若刚体受二力作用而平衡，此二力必然大小相等、〒向相反、作用线重合。 9?作用力和反作用力是两物体间的相互作用，它们必然大小相等、方向相反、作用线重合，分别作用在两个不同的物体上。 10.约束力的方向总是与该约束所能限制运动的方向相反。 II .受力物体上的外力一般可分为主动力和约束力两大类。 12. 柔性约束限制物体绳索伸长方向的运动，而背离被约束物体，恒为拉力。_ 13. 光滑接触面对物体的约束力，通过接触点，沿接触面公法线方向，指向被约束 ____ 的物体，恒为压力。 14. 活动铰链支座的约束力垂直于支座支承面，且通过铰链中心，其指向待定。 15 ?将单独表示物体简单轮廓并在其上画有全部外力的图形称为物体的受力图—在受力图上只画受力，不画施力；在画多个物体组成 的系统受力图时，只画外力，不画内力二 16 ?合力在某坐标轴上的投影，等于其各分力在同一轴上投影的代数和，这就是合力投影定理。若有一平面汇交力系已求得 送F x和E F y，则合力大小F R =—F1+F2+F3+ Fn=__刀Fi_。 17?画力多边形时，各分力矢量首尾相接，而合力矢量是从第一个分力矢量的起点指向最后一个分力矢量的终点。 18 ?如果平面汇交力系的合力为零，则物体在该力系作用下一定处于平衡状态。 19 ?平面汇交力系平衡时，力系中所有各力在两垂直坐标轴上投影的代数和分别等于零。 20 ?平面力系包括平面汇交力系、平面平行力系、平面任意力系和平面力偶系等类型。 21 ?力矩是力使物体绕定点转动效应的度量，它等于力的大小与力臂的乘积，其常用单位为N或kN m。 22 .力矩使物体绕定点转动的效果取决于力的大小和力臂长度两个方面。 23 .力矩等于零的条件是力的大小为零或者力臂为零（即力的作用线通过矩心）。 24 .力偶不能合成为一个力，力偶向任何坐标轴投影的结果均为零。 _ 25 .力偶对其作用内任一点的矩恒等于力偶矩与矩心位置无关。_ 26 .同平面内几个力偶可以合成为一个合力偶，合力偶矩等于各分力偶矩的代数和。_ 27 .力偶是由大小相等、方向相反、作用线不重合的两个平行力组成的特殊力系，它只对物体产生转动效果，不产生移动效果。 28 .力偶没有合力，也不能用一个力来平衡，力偶矩是转动效应的唯一度量; 29 .力偶对物体的作用效应取决于力偶矩的大小、力偶的转向和作用面三个要素。 30 .平面任意力系向作用面内任一点简化的结果是一个力和一个力偶。这个力称为原力系的主矢，—它作用在简化中心，且等于原力系中各力的矢量和；这个力偶称为原力系对简化中心的主矩，它等于原力系中各力对简化中心的力矩的代数和。 31.平面任意力系的平衡条件是：力系的主矢和力系对任何一点的主矩分别等于零: 应用平面任意力系的平衡方程，选择一个研究对 象最多可以求解三个未知量。 32 .空间汇交力系的平衡条件是____________ 、___________ 、__________ 。 34 .重心是物体重力的作用点点，它与物体的大小、形状和质量分布有关：形心是由物体的形状和大小所确定的几何中心，它与物体 的质量分布无关；质心是质点系的质量中心；对于均质物体，重心与形心重合，在重力场中，任何物体的重心与质心重合。____ 35 .作用于直杆上的外力（合力）作用线与杆件的轴线重合时，杆只产生沿轴线方向的伸长或缩短变形，这种变形形式称为轴向拉伸或压缩。 36 .轴力的大小等于截面一侧所有轴向外力的代数和：轴力得正值时，轴力的方向与截面外法线方向相同，杆件受拉伸。 37 .杆件受到一对大小相等、转向相反、作用面与轴线垂直的外力偶作用时，杆件任意两相邻横截面产生绕杆轴相对转动，这种变形称为扭转。 P 38 .若传动轴所传递的功率为P千瓦，转速为n转/分，则外力偶矩的计算公式为M =9549 。 n 39 .截面上的扭矩等于该截面一侧（左或右）轴上所有外力偶矩的代数和：扭矩的正负，按右手螺旋法则确定。 40 .强度是指构件抵抗破坏的能力，刚度是指构件抵抗弹性变形_的能力，稳定性是指受压杆件要保持原有直线平衡状态的能力。 41.杆件轴向拉压可以作岀平面假设：变形前为平面的横截面，变形后仍保持为平面，由此可知，横截面上的内力是均匀分布的。 42 .低碳钢拉伸可以分成：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、缩颈阶段。 43 .用三种不同材料制成尺寸相同的试件, 在相同的实验条件下进行拉伸试验，得到的应力一应变曲线如右图所示。比较三种材料的曲线，可知_______________________ 拉伸强度最高、 弹性模量最大、.塑性最好。
工程力学课后解答 2.9 题图2.9所示中段开槽的杆件，两端受轴向载荷P 的作用，试计算截面1-1和2-2上的应力。已知：P = 140kN ，b = 200mm ，b 0 = 100mm ，t = 4mm 。 题图2.9 解：(1) 计算杆的轴力 kN 14021===P N N (2) 计算横截面的面积 21m m 8004200=?=?=t b A 202mm 4004)100200()(=?-=?-=t b b A (3) 计算正应力 MPa 1758001000140111=?== A N σ MPa 350400 1000 140222=?== A N σ (注：本题的目的是说明在一段轴力相同的杆件内，横截面面积小的截面为该段 的危险截面) 2.10 横截面面积A=2cm 2的杆受轴向拉伸，力P=10kN ，求其法线与轴向成30°的及45°斜截面上的应力ασ及ατ，并问m ax τ发生在哪一个截面？ 解：(1) 计算杆的轴力 kN 10==P N (2) 计算横截面上的正应力 MPa 50100 2100010=??==A N σ (3) 计算斜截面上的应力
MPa 5 .37235030cos 2 230 =??? ? ???== σσ MPa 6.212 3250)302sin(2 30=?= ?= σ τ MPa 25225045cos 2 245 =??? ? ???== σσ MPa 2512 50 )452sin(2 45=?= ?= σ τ (4) m ax τ发生的截面 ∵ 0)2cos(==ασα τα d d 取得极值 ∴ 0)2cos(=α 因此：2 2π α= ， 454 == π α 故：m ax τ发生在其法线与轴向成45°的截面上。 （注：本题的结果告诉我们，如果拉压杆处横截面的正应力，就可以计算该处任意方向截面的正应力和剪应力。对于拉压杆而言，最大剪应力发生在其法线与轴向成45°的截面上，最大正应力发生在横截面上，横截面上剪应力为零） 2.17 题图2.17所示阶梯直杆AC ，P =10kN ，l 1=l 2=400mm ，A 1=2A 2=100mm 2，E =200GPa 。试计算杆AC 的轴向变形Δl 。 题图2.17 解：(1) 计算直杆各段的轴力及画轴力图 kN 101==P N （拉） kN 102-=-=P N （压）
一、填空题 1．力是物体间相互的相互机械作用，这种作用能使物体的运动状态和形状发生改变。 2．力的基本计量单位是牛顿（N ）或千牛顿（）。 3．力对物体的作用效果取决于力的大小、方向和作用点（作用线）三要素。 4．若力F r 对某刚体的作用效果与一个力系对该刚体的作用效果相同，则称F r 为该力系的合力，力系中的每个力都是F r 的分力。 5．平衡力系是合力（主矢和主矩）为零的力系，物体在平衡力系作用下，总是保持静止或作匀速直线运动。 6．力是既有大小，又有方向的矢量，常用带有箭头的线段画出。 7．刚体是理想化的力学模型，指受力后大小和形状始终保持不变的物体。 8．若刚体受二力作用而平衡，此二力必然大小相等、方向相反、作用线重合。 9．作用力和反作用力是两物体间的相互作用，它们必然大小相等、方向相反、作用线重合，分别作用在两个不同的物体上。 10．约束力的方向总是与该约束所能限制运动的方向相反。 11．受力物体上的外力一般可分为主动力和约束力两大类。 12．柔性约束限制物体绳索伸长方向的运动，而背离被约束物体，恒为拉力。 13．光滑接触面对物体的约束力，通过接触点，沿接触面公法线方向，指向被约束 的物体，恒为压力。 14．活动铰链支座的约束力垂直于支座支承面，且通过铰链中心，其指向待定。 15．将单独表示物体简单轮廓并在其上画有全部外力的图形称为物体的受力图。在受力图上只画受力，不画施力；在画多个物体组成的系统受力图时，只画外力，不画内力。 16．合力在某坐标轴上的投影，等于其各分力在 同一轴 上投影的 代数 和，这就是合力投影定理。若有一平面汇交力系已求得x F ∑和y F ∑，则合力大小R F 。 17．画力多边形时，各分力矢量 首尾 相接，而合力矢量是从第一个分力矢量的 起点 指向最后一个分力矢量的 终点 。 18．如果平面汇交力系的合力为零，则物体在该力系作用下一定处于 平衡 状态。 19．平面汇交力系平衡时，力系中所有各力在两垂直坐标轴上投影的代数和分别等于零。 20．平面力系包括平面汇交力系、平面平行力系、平面任意力系和平面力偶系等类型。 21．力矩是力使物体绕定点转动效应的度量，它等于力的大小与力臂的乘积，其常用单位为N m ?或kN m ?。 22．力矩使物体绕定点转动的效果取决于力的大小和力臂长度两个方面。 23．力矩等于零的条件是力的大小为零或者力臂为零（即力的作用线通过矩心）。 24．力偶不能合成为一个力，力偶向任何坐标轴投影的结果均为零。 25．力偶对其作用内任一点的矩恒等于力偶矩与矩心位置无关。 26．同平面内几个力偶可以合成为一个合力偶，合力偶矩等于各分力偶矩的代数和。 27．力偶是由大小相等、方向相反、作用线不重合的两个平行力组成的特殊力系，它只对物体产生 转动 效果，不产生 移动 效果。 28．力偶没有 合力，也不能用一个力来平衡，力偶矩是转动效应的唯一度量； 29．力偶对物体的作用效应取决于力偶矩的大小、力偶的转向和作用面三个要素。 30．平面任意力系向作用面内任一点简化的结果是一个力和一个力偶。这个力称为原力系的主矢，它作用在简化中心，且等于原力系中各力的矢量和；这个力偶称为原力系对简化中心的主矩，它等于原力系中各力对简化中心的力矩的代数和。 31．平面任意力系的平衡条件是：力系的主矢和力系对任何一点的主矩分别等于零；应用平面任意力系的平衡方程，选择一个研究对象最多可以求解三个未知量。
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 奥鹏电子科大(单选题) 1: 作用在刚体上的三个力使 (单选题) 1: 作用在刚体上的三个力使刚体处于平衡状态，则这三个力必然（）。 A: 相交 B: 共线 C: 共面 正确答案: (单选题) 2: 如果力R是F1、F2二力的合力,用矢量方程表示为R=F1+F2,则三力大小之间的关系为( )。 A: 必有R=F1+F2 B: 不可能有R=F1+F2 C: 必有R>F1,R>F2 D: 可能有R 工程力学知识点 静力学分析 1、静力学公理 a，二力平衡公理：作用在刚体上的两个力使刚体处于平衡的充分必要条件是这两个力等值、反向、共线。（适用于刚体） b，加减平衡力系公理：在任意力系中加上或减去一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的效应。（适用于刚体） c，平行四边形法则：使作用在物体上同一点的两个力可以合为一个合力，此合力也作用于该点，合理的大小和方向是以两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。（适用于任何物体） d，作用与反作用力定律：两物体间的相互作用力，即作用力和反作用力，总是大小相等、指向相反，并沿同一直线分别作用在这两个物体上。（适用于任何物体） e，二力平衡与作用力反作用力都是二力相等，反向，共线，二者的区别在于两个力是否作用在同一个物体上。 2、汇交力系 a，平面汇交力系：力的作用线共面且汇交与一点的平面力系。 b，平面汇交力系的平衡：若平面汇交力系的力多边形自行封闭，则该平面汇交力系是平衡力系。 c，空间汇交力系：力的作用线汇交于一点的空间力系。 d，空间汇交力系的平衡：空间汇交力系的合力为零，则该空间力系平衡。 3、力系的简化结果 a，平面汇交力系向汇交点外一点简化，其结果可能是①一个力②一个力和一个力偶。但绝不可能是一个力偶。 b，平面力偶系向作用面内任一点简化，其结果可能是①一个力偶②合力偶为零的平衡力系 c，平面任意力系向作用面内任一点简化，其结果可能是①一个力②一个力偶③一个力和一个力偶④处于平衡。 d，平面平行力系向作用面内任一点简化，其结果可能是①一个力②一个力偶③一个力和一个力偶④处于平衡。 e，平面任意力系平衡的充要条件是①力系的主矢为零②力系对于任意一点的主矩为零。 4、力偶的性质 a，由于力偶只能产生转动效应，不产生移动效应，因此力偶不能与一个力等效，即力偶无合力，也就是说不能与一个力平衡。 b，作用于刚体上的力可以平移到任意一点，而不改变它对刚体的作用效应，但平移后必须附加一个力偶，附加力偶的力偶矩等于原力对于新作用点之矩，这就是力向一点平移定理。 c，在平面力系中，力矩是一代数量，在空间力系中，力对点之矩是一矢量。力偶对其作用面内任意点的力矩恒等于此力偶矩，而与矩心的位置无关。 5、平面一般力系。 a，主矢：主矢等于原力系中各力的矢量和，一般情况下，主矢并不与原力系等效，不是原力系的合力。它与简化中心位置无关。 b，主矩：主矩是力系向简化中心平移时得到的附加力偶系的合力偶的矩，它也不与原力系等效。主矩与简化中心的位置有关。 c，全反力：支撑面的法向反力及静滑动摩擦力的合力 d，摩擦角：在临界状态下，全反力达到极限值，此时全反力与支撑面的接触点的法线的夹角。f=tan e，自锁现象：如果作用于物体的全部主动力的合力的作用线在摩擦角内，则无论这个力有多大，物体必然保持静止，这一现象称为自锁现象。 6、a，一力F在某坐标轴上的投影是代数量，一力F沿某坐标轴上的分力是矢量。 b，力矩矢量是一个定位矢量，力偶矩矢是自由矢量。 c，平面任意力系二矩式方程的限制条件是二矩心连线不能与投影轴相垂直；平面任意力系三矩式方程的限制条件是三矩心连线不能在同一条直线上。 d，由n个构件组成的平面系统，因为每个构件都具有3个自由度，所以独立的平衡方程总数不能超过3n个。 e，静力学主要研究如下三个问题：①物体的受力分析②力系的简化③物体在力系作用下处于平衡的条件。 f，1 Gpa = 103 Mpa = 109 pa = 109 N/m2 7、铰支座受力图 固定铰支座活动铰支座 北航15年春《工程力学(一) 》在线作业一答案 一、判断题（共 25 道试题，共 100 分。） 1. 虎克定律揭示的是在比例极限范围内应力与应变的关系。 A. 错误 B. 正确 -----------------选择：B 2. 超静定结构是几何可变有多余约束的结构。 A. 错误 B. 正确 -----------------选择：A 3. 平面刚架结构当刚架受力而产生形变时，节点处各杆端之间的夹角始终保持 不变。 A. 错误 B. 正确 -----------------选择：B 4. 自由度是用来确定体系运动时所需要的独立坐标的数目。 A. 错误 B. 正确 -----------------选择：B 5. 位移法假设的条件为受弯的杆件变形后两端的距离不变。 A. 错误 B. 正确 -----------------选择：B 6. 由于截面尺寸的突然改变在局部区域内出现的应力急剧增大的现象称为应 力集中。 A. 错误 B. 正确 -----------------选择：B 7. 应力的极限值称为极限应力。 A. 错误 B. 正确 -----------------选择：B 8. 刚体是受力作用后产生变形的物体。 A. 错误 B. 正确 -----------------选择：A 9. 当以刚体为研究对象时，作用在构件上的分布荷载不可以用集中荷载来代 替。 A. 错误B. 正确 -----------------选择：A 10. 所有桁架的上弦杆受压，下弦杆受拉。 A. 错误 B. 正确 -----------------选择：B 11. 当梁上某段没有分布荷载作用时，其剪力图为水平直线。 A. 错误 B. 正确 -----------------选择：B 12. 中性层和中性轴是一个概念。 A. 错误 B. 正确 -----------------选择：A 13. 当截面上的剪力使分离体作顺时针方向转动时为正，反之为负。 A. 错误 B. 《工程力学》作业２参考答案 说明：本次作业对应于文字教材第4章,应按相应教学进度完成。 一、单项选择题(每小题2分,共３0分） 在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号填在题干后面的括号内。不选、错选或多选者,该题无分。 1.力法计算的基本未知量为（Ｄ） A杆端弯矩 B结点角位移 Ｃ结点线位移 D多余未知力 2．超静定结构在荷载作用下产生的内力与刚度（Ｂ) A无关 B相对值有关 C绝对值有关 3 移 5．在力法方程的系数和自由项中( B ) B相对值有关 Ｃ绝对值有关 D相对值绝对值都有关 ８.力法典型方程中的自由项 iP ?是基本体系在荷载作用下产生的( C ) C结点数D杆件数 １1.力法的基本体系是（ D ) Ａ一组单跨度超静定梁B瞬变体系 C可变体系D几何不变体系 12.撤去一单铰相当于去掉了多少个约束( C ） A1个B３个C2个D４个 ４次 ) j X方向的位移1.超静定次数一般不等于多余约束的个数。(╳） ） ） ╳ ) ） ） 8．对称结构在对称荷载作用下内力中 弯矩、轴力是对称的， 剪力是反对称的 。 9.力法的基本体系是无多余约束的几何不变体系 。 10.力法的基本方程使用的是 位移协调条件;该方法只适用于解 超静定 结构。 四、计算题 (共40分） 1.对下面图ａ所示的超静定结构,选图ｂ所示的力法基本体系，要求 (1）列出力法典型方程； （２）画1M ，2M ，P M 图; （3）求出各系数及自由项。（１0分） 2 （3）求出各系数及自由项。(１０分） EI l 3211=δ EI l 322=δ EI l 62112-==δδ EI ql F 2431-=? Ｆ 02=?F 2．用力法计算图示刚架（求出系数及自由项列出方程即可)(10分) 工程力学作业 一、填空题： 1.受力后几何形状和尺寸均保持不变的物体称为。 2.构件抵抗的能力称为强度。 3.圆轴扭转时，横截面上各点的切应力与其到圆心的距离成比。 4.梁上作用着均布载荷，该段梁上的弯矩图为。 5.偏心压缩为的组合变形。 6.柔索的约束反力沿离开物体。 7.构件保持的能力称为稳定性。 8.力对轴之矩在情况下为零。 9.梁的中性层与横截面的交线称为。 10.图所示点的应力状态，其最大切应力是。 11.物体在外力作用下产生两种效应分别是。 12.外力解除后可消失的变形，称为。 13.力偶对任意点之矩都。 14.阶梯杆受力如图所示，设AB和BC段的横截面面积分别为2A和A，弹性模量为E，则杆中最大正应力 为。 15.梁上作用集中力处，其剪力图在该位置有。 16.光滑接触面约束的约束力沿指向物体。 17.外力解除后不能消失的变形，称为。 18.平面任意力系平衡方程的三矩式，只有满足三个矩心的条件时，才能成为力系平衡的充要条 件。 19.图所示，梁最大拉应力的位置在点处。 20.图所示点的应力状态，已知材料的许用正应力[σ]，其第三强度理论的强度条件是。 21.物体相对于地球处于静止或匀速直线运动状态，称为。 22.在截面突变的位置存在集中现象。 23.梁上作用集中力偶位置处，其弯矩图在该位置有。 24.图所示点的应力状态，已知材料的许用正应力[σ]，其第三强度理论的强度条件是。 25.临界应力的欧拉公式只适用于杆。 26.只受两个力作用而处于平衡状态的构件，称为。 27.作用力与反作用力的关系是。 28.平面任意力系向一点简化的结果的三种情形是。 29.阶梯杆受力如图所示，设AB和BC段的横截面面积分别为2A和A，弹性模量为E，则截面C的位移 为。 30.若一段梁上作用着均布载荷，则这段梁上的剪力图为。 二、计算题： 1.梁结构尺寸、受力如图所示，不计梁重，已知q=10kN/m，M=10kN·m，求A、B、C处的约束力。 2.铸铁T梁的载荷及横截面尺寸如图所示，C为截面形心。已知I z=4，y C=157.5mm，材料许用压应力 [σc]=160MPa，许用拉应力[σt]=40MPa。试求：①画梁的剪力图、弯矩图。②按正应力强度条件校核梁的强度。 3.传动轴如图所示。已知F r=2KN，F t=5KN，M=1KN·m，l=600mm，齿轮直径D=400mm，轴的[σ]=100MPa。试 求：①力偶M的大小；②作AB轴各基本变形的内力图。③用第三强度理论设计轴AB的直径d。 4.图示外伸梁由铸铁制成，截面形状如图示。已知I z=4500cm4，y1=7.14cm，y2=12.86cm，材料许用压应力 [σc]=120MPa，许用拉应力[σt]=35MPa，a=1m。试求：①画梁的剪力图、弯矩图。②按正应力强度条件确定梁截荷P。 5.如图6所示，钢制直角拐轴，已知铅垂力F1，水平力F2，实心轴AB的直径d，长度l，拐臂的长度a。试求： ①作AB轴各基本变形的内力图。②计算AB轴危险点的第三强度理论相当应力。 工程力学（本）形考作业五辅导 一、单项选择题 1. 静定结构的影响线的形状特征是（A. 直线段组成） 2. 绘制影响线采用的是（D. 单位移动荷载） 3. 图示梁的某量值的影响线，其中竖坐标表示P＝1作用在（D. D点产生的值） 4. 对于图示影响线竖坐标含义的论述正确的是（B. 为P=1在C左时产生的） 5. 图示体系的自振频率为（C. ） 6. 在图示结构中，若要使其自振频率增大，可以（C. 增大EI） 7. 不考虑杆件的轴向变形，下图所示体系的振动自由度为（）。 8. 反映结构动力特性的重要物理参数是（C. 自振频率）。 9. 图示振动体系的自由度数目为（A. 1） 10. 单自由度体系的自由振动主要计算（A. 频率与周期） 11. 影响线的横坐标是（B. 单位移动荷载的位置） 12. 由主从结构的受力特点可知：附属部分的内力（反力）影响线在基本部分上（A. 全为零） 13. 图示简支梁在移动荷载作用下，K截面的最大弯矩是（A. ） 14. 图示单自由度动力体系自振周期的关系为（ A. ） 15. 结构动力的基本未知量是（A. 质点位移） 16. 在低阻尼体系中不能忽略阻尼对什么的影响（C. 振幅） 17. 机动法作静定梁影响线的假设有（A. 杆件为刚性杆） 18. P＝1在梁ABC上移动，图示影响线是何量值的影响线（B. ） 19. 根据影响线的定义，图示悬臂梁A截面的剪力影响线在B点的纵坐标为 (C. 1 ) 20. 在动力计算中，体系自由度数N与质点个数M（D. 不确定） 21. 图示静定梁在移动荷载作用下，的最大值（绝对值）是（C. ） 22. 机动法作静定梁影响线应用的原理为（C. 刚体虚功原理） 23. 图示伸臂梁的影响线为哪个量值的影响线（B. ） 24. 同一结构，不考虑阻尼时的自振频率为ω，考虑阻尼时的自振频率为ωD，则（D. ω与 ωD的关系不确定） 25. 忽略直杆轴向变形的影响，图示体系有振动自由度为（C. 4）。 26. 图示梁截面C剪力影响线在C右侧邻近的竖标值为（C. 1） 27. 机动法作静定梁影响线的理论依据是（B. 虚位移原理） 28. 图示梁A截面弯矩影响线是（A. ） 二、判断题 1. 从形状上看连续梁影响线是曲线段图形。B. 正确 2. 图示影响线中K点的竖坐标表示P=1作用在K点时产生的K截面的弯矩。A. 错误 3. 图示结构A截面弯矩影响线在A处的竖标为l。 A. 错误 4. 静定结构的内力和反力影响线是直线或者折线组成。B. 正确 5. 具有集中质量的体系，其振动自由度就等于其集中质量数。A. 错误 6. 结构的动力位移总是要比静力位移大一些。A. 错误 7. 图示体系有1个振动自由度。B. 正确 8. 外界干扰力既不改变体系的自振频率，也不改变振幅。A. 错误 9. 结构的自振频率与质量、刚度及荷载有关。A. 错误 10. 弱阻尼自由振动是一个衰减振动。B. 正确 11. 图示结构影响线的 AC 段纵标为零。B. 正确 . ) 一单选题( 。力对点之矩和力偶对点之矩，与矩心位置的关系是1. ___都与矩心的位置无关(A) 都与矩心的位置有关(B) 力对点之矩与矩心的位置有关，力偶对点之矩与矩心的位置无关(C) 无法确定(D) 参考答案： (C) 2. 图所示水平力F作用在刚架的B点，不计刚架重量，支座A和D的约束力为___。 (A) (B) 专业资料Word . (C) (D) 参考答案： (A) 。___A3. 已知构件受力如图所示，不计自重，支座的约束力方向是 无法沿沿ABACAD沿确定的连的连的连(B) (A) (D) (C) 线方向线线 参考答案：(B) 4. 。光滑支承面对物体的约束力作用于接触点，其方向沿接触面的公法线___背离指向指向背离(C) (A) (B) (D) 专业资料Word . 受力受力受力受力物体，物体，物体，物体，为拉为拉为压为压力力力力参考答案： (A) ，OA=40cm在图示位置平衡，各杆自重不计。已知5. 铰接三杆机构OABO1 。___的大小是，作用在O1B=60cmOA。力偶矩上的力偶矩M2 (A) (B) (C) (D) 参考答案： (C) 专业资料Word . 6. ，端为活动铰。已知在构件上作用一力偶的构件ABA端为固定铰，B ___m构件自重不计，尺寸单位为，支座A的约束力是。 75N 50N 81.2N 100N (A) (C) (D) (B) 参考答案：(A) 7. ___。力偶对物体的作用效应决定于力偶矩的大小(A) 力偶的转向(B) 力偶的作用平面(C) 力偶矩的大小、力偶的转向、力偶的作用平面(D) 参考答案： (D) 专业资料Word . 8. 图所示轴之矩等于零。___力对z (A) (B) 工程力学复习要点 第1章 1、力的平行四边形法则；二力的合成与分解；三力平衡汇交定理。 2、约束和约束反力：各种约束（包括后面提到的固定端约束）的约束反力的画法，还要注意规范地写出各力符号。 3、画受力图（重点）。注意：要除去约束，取出分离体；正确判断出二力杆；不漏外力，不画内力；规范地标注力的符号。（典型题：例1-1、1-2、1-3）第2章 1、力在轴及平面上的投影。注意力的正负。 2、力对点之矩，合力矩定理。特别注意力矩的正负；注意正确求力臂；在力臂不易直接求时能灵活运用合力矩定理。（典型题：例2- 3、习题2-5、2-6）第3章 1、汇交力系的受力分析、建立平衡方程与熟练求解。 2、灵活运用三力平衡汇交定理。（典型题：例3-2、习题3-7、3-8） 第4章 1、力的平移定理及其逆运用。注意力偶的方向。 2、平面一般力系（重点）。平面一般力系的受力分析、建立平衡方程与熟练求解。（典型题：例4-4、4-5） 3、平面平行力系。平面平行力系的受力分析、建立平衡方程与熟练求解。注意分析临界情况。（典型题：例4-6） 4、物体系统的平衡（重点）。多构件物体系统的受力分析、建立平衡方程与熟练求解。（典型题：例4-8、4-9） 第5章 在考虑滑动摩擦时，物体系统的受力分析、建立平衡方程与熟练求解。注意摩擦力的作用点、方向。（典型题：例5-1、5-4） 第6章 1、简单空间力系的受力分析、建立平衡方程与熟练求解。（典型题：例6-1、6-2） 2、能计算简单组合图形的重心坐标。（典型题：例6-4、6-5） 第7章 1、用截面法求轴力。注意不要死记公式（7-1），而要先画出截面受力图，列出平衡方程再求轴力；注意轴力要按正方向假设。（典型题：例7-1） 2、画轴力图。特别注意：轴力图要对齐原结构图。（典型题：例7-2） 3、拉压正应力的计算。注意确定危险截面；注意单位转换。（典型题：例7-3、7-4） 4、轴向拉压强度计算。注意解题时要首先写出强度条件式（7-14），然后根据问题的类型（三种）写出具体公式，再代入数值求解。（典型题：例7-7） 第8章 1、正确判断剪切面与挤压面（图8-4、8-5、题8-6图、题8-7图）。 2、剪切与挤压强度计算。注意有时两种强度要同时考虑，有时仅需考虑一种强度。（典型题：例8-1、8-3）。注意解题时要首先写出强度条件式（8- 3、8-6），然后根据问题的类型写出具体公式，再代入数值求解。 第9章 1、外力偶矩的计算。注意公式中各量的单位。 2、扭矩与扭矩图。注意不要死记公式（9-2），而要先画出截面受力图，列出平衡方程再求扭矩；注意扭矩要按正方向假设；注意扭矩图要对齐原结构图。（典型题：例9-1） 3、圆轴扭转的强度条件。注意解题时要首先写出强度条件式（9-13），然后根据问题的类型写出具体公式，再代入数值求解。（典型题：例9-3） 4、圆轴扭转的刚度条件。注意解题时要首先写出刚度条件式（9-15），然后根据问题的类型写出具体公式，再代入数值求解。（典型题：例9-4） 第10、11章 1、用截面法求剪力与弯矩。注意要先画出截面受力图，再列出平衡方程然后求解；注意剪力与弯矩都要按正方向假设。（如图10-8及P172的求解过程） 2、画剪力图与弯矩图。记住P180的4点结论并熟练运用。注意剪力图与弯矩图都要对齐原结构图。（典型题：例10-8、10-9）。 3、弯曲正应力的强度条件。注意解题时要首先写出强度条件式（11-9），然后根据问题的类型写出具体公式，再代入数值求解。（典型题：例11-2、11-3）工程力学知识点
北京航空航天大学2015年春《工程力学(一) 》在线作业一答案
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工程力学作业
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