1、图示刚性梁AB 由杆1和杆2支承，已知两杆的材料相同，长度不等，横截面积分别为A 1和A 2，若载荷P 使刚梁平行下移，则其横截面面积（）。 A 、A 1〈A 2B 、A 1 〉A 2 C 、A 1=A 2D 、A 1、A 2为任意
2、建立圆周的扭转应力公式τρ
=M ρρ/I ρ时需考虑下列因素中的哪几个？答：（ ）
（1） 扭矩M T 与剪应力τ
ρ
的关系M T =∫A τρ
ρdA
（2） 变形的几何关系（即变形协调条件） （3） 剪切虎克定律
（4） 极惯性矩的关系式I T =∫A ρ2dA
A 、（1）
B 、（1）（2）
C 、（1）（2）（3）
D 、全部 3、二向应力状态如图所示，其最大主应力σ1=（） A 、σ B 、2σ C 、3σ D 、4σ
4、高度等于宽度两倍(h=2b)的矩形截面梁，承受垂直方向的载荷，若仅将竖放截面改为平放截面，其它条件都不变，则梁的强度
A 、提高到原来的2倍
B 、提高到原来的4倍
C 、降低到原来的1/2倍
D 、降低到原来的1/4倍
5. 已知图示二梁的抗弯截面刚度EI 相同，若二者自由端的挠度相等，则P 1/P 2=（） A 、2 B 、4C 、8 D 、16 6、下列结论中正确的是 （ ）
A 、材料力学主要研究各种材料的力学问题
B 、材料力学主要研究各种材料的力学性质
C 、材料力学主要研究杆件受力后变形与破坏的规律
D 、材料力学主要研究各种材料中力与材料的关系
7、有两根圆轴，一根为实心轴，直径为D 1，另一根为空心轴，内外径比为d 2/D 2=0.8。若两轴的长度、材料、轴内扭矩和产生的扭转角均相同，则它们的重量之比W 2/W 1为（ ） A 、0.74 B 、0.62 C 、0.55 D 、0.47 8、材料的失效模式 B 。
A 只与材料本身有关，而与应力状态无关；
B 与材料本身、应力状态均有关；
C 只与应力状态有关，而与材料本身无关；
题一、3图
题一、5图
题一、
4
题一、1
D 与材料本身、应力状态均无关。
9、图中应力圆a 、b 、c 表示的应力状态分别为
A 二向应力状态、纯剪切应力状态、三向应力状态；
B 单向拉应力状态、单向压应力状态、三向应力状态；
C 单向压应力状态、纯剪切应力状态、单向拉应力状态；
D 单向拉应力状态、单向压应力状态、纯剪切应力状态。 正确答案是 C
10、关于压杆临界力的大小，说法正确的答案是 B A 与压杆所承受的轴向压力大小有关； B 与压杆的柔度大小有关；
C 与压杆所承受的轴向压力大小有关；
D 与压杆的柔度大小无关。
11、如图所示重量为Q 的重物自由下落冲击梁，冲击时动荷系数 C
A
C d V h k 211+
+=
B
B
d V h k +
+=11
B
d V h k 2
11+
+=B
C d V V h k ++
+=211
12、轴向拉伸细长杆件如图所示，则正确答案是___B______
A 1-1、2-2面上应力皆均匀分布；
B 1-1面上应力非均匀分布，2-2面上应力均匀分布；
C 1-1面上应力均匀分布，2-2面上应力非均匀分布；
D 1-1、2-2面上应力皆非均匀分布。
13、一点的应力状态如右图所示，则其主应力1σ、2σ、3σ分别为 A 30MPa 、100 MPa 、50 MPa B 50 MPa 、30MPa 、-50MPa C 50 MPa 、0、-50MPa
D -50 MPa 、30MPa 、50MPa 正确答案是 B
14、对莫尔积分
dx EI x M x M l
?
=?)
()(的下述讨论，正确的是 C 。
A 只适用于弯曲变形；
B 等式两端具有不相同的量纲；
C 对于基本变形、组合变形均适用；
D 只适用于直杆。
15、图示交变应力的循环特征r 、平均应力m σ、应力幅值a σ的值分别是 D
A 40、20、10
B 20、10、20
C 0、20、10
D 0、20、20
16、设轴向拉伸杆横截面上的正应力为σ，则450
斜截面上的正应力和剪应力 D 。
A 分别为σ/2和σ
B 均为σ
C 分别为σ和σ/2
D 均为σ/2
17图示铆接件，若板与铆钉为同一材料，且已知[σjy ]＝2[τ]，为充分提高材料的利用率，则铆钉的直径ｄ应为 D 。
A d=2t
B d=4t
C d=4t/π
D d=8t/π
18、两根材料和柔度都相同的压杆， A A 临界应力一定相等，临界压力不一定相等 B 临界应力不一定相等，临界压力一定相等 C 临界应力和临界压力一定相等 D 临界应力和临界压力不一定相等
19、图示交变应力循环特征γ，应力振幅σa 和平均应力σm 分别为 C
A γ＝2，σa ＝20MPa ，σm ＝－10Mpa
B γ＝2，σa ＝－40MPa ，σm ＝10Mpa
C γ＝－2，σa ＝30MPa ，σm ＝－10Mpa
D γ＝－2，σa ＝30MPa ，σm ＝30MPa
20、图示十字架，AB 杆为等直均质杆，o-o 为圆轴。当该十字架绕o-o 轴匀速旋转时，在自重和惯性力作用下杆AB 和轴o-o 分别发生_________C_ A 、拉伸变形、压缩变形；
B 、拉弯组合变形、压弯组合变形；
C 、拉弯组合变形、压缩变形；
D 、拉伸变形、压弯组合变形。
21、轴向拉伸杆，正应力最大的截面和剪应力最大的截面(A ) A 分别是横截面、450
斜截面 B 都是横截面
C 分别是450斜截面、横截面
D 都是450
斜截面
22、在连接件上，剪切面和挤压面分别 B 于外力方向。 A 垂直、平行 B 平行、垂直C 平行 D 垂直 二、作图示刚架的轴力图、剪力图、弯矩图。（１５分）
三、如图所示直径为d 的圆截面轴，其两端承受扭转力偶矩m 的作用。设由实验测的轴表面上与轴线成450方向的正应变，试求力偶矩m 之值、材料的弹性常数E 、μ均为已知。（15分）
四、电动机功率为9kW ，转速为715r/min ，皮带轮直径D=250mm ，主轴外伸部分长度为l=120mm ，主轴直径d=40mm ，〔σ〕=60MPa ，用第三强度理论校核轴的强度。（15分）
五、如图所示，重物Q 由高度H 处自由下落，落在AB 梁的中点C 处，设EI = 常数，求这时C 点挠度ΔC 。（15分）
六、图示刚架，已知刚架各梁抗弯刚度为
EI ，求：
1）C 点支座反力； 2）作刚架弯矩图。（20分）
五、悬臂梁ACB 由铸铁材料制成，其许用拉应力[σt ]=40MPa ，许用压应力[σc ]=160MPa ，载荷F P =44kN ，梁截面为T 型，I z =101.8×106mm 4，尺寸如图，试校核其强度。（15分）
1、（16分）简支梁受载荷如图所示，请画出梁的剪力图，弯矩图。
∑?=?+??=275.3475.2975.302
A B R m 9.0=?A R KN
∑?=++?=75.3490A B y
R R F
1.5=?B R KN
剪力方程和弯矩方程：
AC 段：x x R x F A q 49.04)(-=?-=；22
29.02
4)(x x x x R x M A -=-
?=
五题图
x C
CB 段：x R x x F B q 49.9)75.3(4)(-=--?=；2
)75.3(4)75.3(1.5)(2
x x x M -?-
-?=
2、（15分）已知三向应力状态如图所示（图中应力单位：MPa ）， 试求：1）主应力；2）主切应力；3）形变应变
能密度f u 。
MPa 3.15 , MPa 50 , MPa 3.65321-===σσσ
MPa 3.40 , MPa 65.32 , MPa 65.7132312
±=±=±=τττ 3
3/109.11m J u f ?=
4、（16分）精密磨床砂轮轴如图所示(单位: mm)，已知电动机功率N=3kW, 转速n=1400rpm, 转子重量Q 1=101N, 砂轮直径D=25mm, 砂轮重量Q 2=275N ，磨削力P y /P z =3，轮轴直径d=50mm ，材料为轴承钢，MPa 60][=σ，试
用第三强度理论校核轴的强度
扭矩：
m N n N M x ?=?==5.2014003
95499549
进而可以求出磨削力：16402
?=?x z M D
P N ；49203==z y P P N 故可以求出y M 和z M 的极值：
2.213101303max
=??=-z y
P M Nm
85.60310130)(32max
=??-=-Q P M y z
Nm
弯矩 ：m N M M M z
y
?=+=+=
38.64085.6032.213222max
2max
第三强度理论：
][2.525.2038.640)1050(32
223
32
2σπ<=+??=
+-MPa W
M M x
故该轴满足强度要求。
。6、（17分）用积分法求梁B 点的挠度和转角，梁的EI ，L 已知
EI ql B 63=θ ，EI
ql v B 84=
1、（16分）q 、a 已知，试作梁的剪力、弯矩图。
2
2、（15分）已知平面应力状态如图所示（单位为MPa ），试用解析法求1、主应力及主平面，并画出正应力单元体。2、面内最大切应力。
MPa xy
y
x y
x 757)20(2502
50
)2
(
2
2
2
2
231-=-+??
? ??±=+-±+=τσσσσσσ
8.0220=--
=y x xy
tg σστα'201900=?α
MPa xy y
x 32)2
(2
2max ±=+-±=τσστ
3、（16分）由五根直径为d=50mm 的圆钢杆组成正方形结构，如图所示，结构连接处均为光滑铰链，正方形边长a=1m ，
材料Q235钢，试求结构的临界载荷值。（Q235钢，当132=≤P λλ
时，Mpa cr )0068.0235(2λσ-=。
）
应用截面法容易求出：AB 、AD 、BC 、DC 四根压杆的内力
2
1P N =
， BD 拉杆的内力
P N =2
8005
.01
144=??==
=
d a i
l
μμλ 结构临界载荷：
4
)
0068.0235(2
2
2
d P cr ?-=πλ 7.531=∴cr
P KN
1、（15分）梁受载荷如图所示，请画出梁的剪力图，弯矩图。
qa
R qa qa a qa qa a R A c 434
5)5.2(2122==-?+=
3/4q a
q a
-1/4q a
F Q
M
1/2q a
3/4q a 2
2
3、（10分）一受扭转的圆轴，直径d=260mm ，材料的的弹性模量E = 200GPa ，泊松比v = 0.3，现用变形仪测得圆
轴表面与轴线成45?方向的线应变ε=5.2×10-4
。试求转矩m 。
m=125.7N/m
5（15分）平面刚架如图所示。其各部分的抗弯刚度均为常量EI ,、0m a ，试求点D 在铅垂方向的位移D V 。（忽
略截面剪力与轴力）
a
EI a 32311
=δ， 0
2
13m EI a F -=? ， a m X 201= ，
2
245m EI a V D =（向下） 3、（15分）皮带轮传动轴如图所示，皮带轮1的重量N
W 8001
=, 直径m d 8.01
=，皮带轮
2的重量
N W 12002=, 直径m d 12
=，
皮带的紧边拉力为松边拉力的二倍，轴传递功率为100kW, 转速为每分钟200转。 轴材料为45钢，MPa 80][=σ，试求轴的直径。
解：扭矩：n
N
T 9549
==4775Nm
皮带拉力
N t T d T
t 188802,9438N 2
/1111====
N t T d T
t 910012,9550N 2
/2222====
366161111=++=W t T P y
86502)(,200122222=+===t T P W P z y
内力分析 B 截面
=x M 4775 18308=y M
C 截面
10743=y M 9604=z M 4410122
=+=z y
M M M 轴危险截面为B 截面
轴径计算 []σ≤+W
M M y
x 2
2 W= 236E-6 3
32
w d π
==0.134m
4、（10分））直径60=d mm 的圆截面折杆，受力与其他尺寸如图所示。试计算点a 的第三强度理论的相当应力。
8.41=a
x σMPa ，3.16=a
xz τ MPa ，4.471=a
σMPa ，02=a
σ，
6.53-=a
σMPa ，533=a
r σMPa
5、（15分）总长度为l ，抗弯刚度为EI 的悬臂梁AB 承受分布载荷q ，试用能量法求截面B 的挠度和转角。
B
在B 点作用向下单位力
段）AC qx M (2
2
=段）
AC a l x M )((-+= B 点向下位移)4(243
a l EI
qa dx EI M M a
B
-==??
向下 求转角：在B 点作用顺时针单位力偶段）AC qx M (22
-= 1-=M
B 点转角 EI
qa dx EI qx dx EI M M a a
B 623
02
===???
顺时针
二. 绘制结构的剪力、弯矩图。（15分）
三. 如图，左轮沿切线作用水平向前F 1=6kN ，右轮沿切线作用铅垂向上F 2，a=0.4m ，D 1=0.4m ，D 2=0.6m ，轴的材料许用应力[σ]=100MPa ，。试按第三强度理论设计合理的d 。（15分）
四. 图示结构，梁AB 的EI 、a 、h 和重物的重量P 已知。试求重物自由下落冲击C 点
所造成梁中的动态最大弯矩。（15分）
五. 图示结构，各杆材料许用应力[σ]=120MPa ；边杆长度l=1m ，直径d 1=0.04m ；对
角线杆的直径d=0.06m ，稳定因数φ=0.527。试求该结构合理的允许载荷[F]。（10分）
六. 梁AB 尺寸a=1m ，b=0.1m ，h=0.2m ；材料的弹性模量E=210GPa ，泊松比ν=0.28；
在C 截面中间层处测得45度方向应变为1×10-5。试计算梁上集中力F 。（10分）
二. 绘制结构的剪力、弯矩图。（15分）
约束力2分，F Ay =-qa(↓)，F Cy =3qa(↑)，F Dy =2qa(↑)。 剪力图7分，4值3线； 弯矩图6分，3值3线。 若剪力图对，约束力不写不扣； 若图错，约束力对，最多给4分。
三. 如图，左轮沿切线作用水平向前F 1=6kN ，右轮沿切线作用铅垂向上F 2，a=0.4m ，D 1=0.4m ，D 2=0.6m ，轴的材料许用应力[σ]=100MPa ，F 1=6kN 。试按第三强度理论设计合理的d 。（15分） 解
内力：m
.kN 6.100
m
.kN 4.2m .kN 2.12kN 4211
1
e 2========
==a F M M M a F M D F T M F Bz By Az Ay （8分）
危险截面A （2分）
强度：
[]
[]
m
06490.032323
2
2
223
3r =+≥≤+=
σπσπσT M d T M d y A y A （5分）
四. 图示结构，梁AB 的EI 、a 、h 和重物的重量P 已知。试求重物自由下落冲击C 点所造成梁中的动态最大弯矩。（15分） 解：
协调：0=+X
B P
B w w （2分）
位移：EI
Xa w EI
Pa w X
B
P B 38653
3
-
==
（
2
，
2
分）
结果：16
5P
X =
（2分） 静位移：EI Pa EI a EI a P EI Pa w w X
C
P
C 9672316533
333st =???
? ??+-=+=?（4分） 动荷因数：3
st d 719211211Pa hEI
h K +
+=?+
+=（2分） 最大动弯矩：8
3d max d Pa
K M =（1分）
五. 图示结构，各杆材料许用应力[σ]=120MPa ；边杆长度l=1m ，直径d 1=0.04m ；对角线杆的直径d=0.06m ，稳定因
数φ=0.527。试求该结构合理的允许载荷[F]。（10分） 解：
拉杆内力：2
N F F =
（2分）
拉杆强度：
[]
[]kN
3.2134
22442
12
1
2
1
N
=≤
≤=
=
σπσππσd F d F d F （3分）
对角线杆压力：F （1分）
杆稳定：[][]kN 8.1784
42
2
=≤≤=
σ?πσ?πσd F d F
（3分） 结论：[]{}kN 8.1788.178,3.213m in ==F （1分）
六. 梁AB 尺寸a=1m ，b=0.1m ，h=0.2m ；材料的弹性模量E=210GPa ，泊松比ν=0.28；在C 截面中间层处测得45度方向应变为1×10-5。试计算梁上集中力F 。（10分） 解：
测量点截面剪力：3
2S F
F -=（3分） 测量点纯剪切：bh
F
E E ντνε+=
+-=1145 （4分） 力：kN 81.32145=+=
ν
εbhE
F （3分）
4－22
梁的受力及横截面尺寸如图所示。试：
1．绘出梁的剪力图和弯矩图； 2．确定梁内横截面上的最大拉应力和最大压应力；
3．确定梁内横截面上的最大切应力；
B
R
(a)
z
(d)
z
(e)
4．画出横截面上的切应力流。 解：1．图（a ）：0=∑A M 04248R =?+??-B F q 18R =B F kN
0=∑y F ，22R =A F kN
剪力与弯矩图如图（b ）、（c ）； 2．形心C 位置
mm
45.5520
60220801102060602080102080=?+????+??+??=d
4
623
232310855758.755.54206012
206055.4802012
802045.452080122080mm
?=??+?+??+?+??+?=z I 3
max max 1045.55-+??=z
I M σ
11410855758.71045.55102.1663
3=????=
--MPa
1331055.64 3max max
=??=--
z
I M
σMPa
3． 9*
max 10852872
45
.3545.352045.452080-?=?
?+??=z S m 3 94.1110855758.7102010852871022 6
393*
max
Q max =??????=
=
---z
z I S F δτMPa
4．切应力流如图（e ）。
6－36 梁AB 和BC 在B 处用铰链连接，A 、C 两端固定，两梁的弯曲刚度均为EI ，受力及各部分尺寸均示于图中。F P = 40kN ，q = 20kN/m 。试画出梁的剪力图和弯矩图。
解：变形协调21)()(B B w w = EI
F EI q w X B 3484)(3
41?-
?-= EI
F EI F w X B 34)243(6)2()(3
2P 2?+
-?-
= 代入8410644324P 3
?-
??-=?q F F X A
M 1
)B w M
2
)(B w X
75.8)48420461040(233
4
2-=??-??=X F kN 25.7175.8420R =-?=A
F kN （↑）
12542
1
20475.82-=??-?=A M kN ·m （逆）
F
(c)
F X F X
1.变形与位移关系描述正确的是（A） （A）变形是绝对的，位移是相对的；（B）变形是相对的，位移是绝对的；（C）两者都是绝对的；（D）两者都是相对的； 2.2.下列内力说法正确的是（C） （A）F1≠F2, F2≠F3 ；（B）F1=F2, F2>F3 ； （C）F1=F2, F2=F3 ；（D）F1=F2, F2 材料力学课后答案范钦珊 普通高等院校基础力学系列教材包括“理论力学”、“材料力学”、“结构力学”、“工程力学静力学材料力学”以及“工程流体力学”。目前出版的是前面的3种“工程力学静力学材料力学”将在以后出版。这套教材是根据我国高等教育改革的形势和教学第一线的实际需求由清华大学出版社组织编写的。从2002年秋季学期开始全国普通高等学校新一轮培养计划进入实施阶段新一轮培养计划的特点是加强素质教育、培养创新精神。根据新一轮培养计划课程的教学总学时数大幅度减少为学生自主学习留出了较大的空间。相应地课程的教学时数都要压缩基础力学课程也不例外。怎样在有限的教学时数内使学生既能掌握力学的基本知识又能了解一些力学的最新进展既能培养学生的力学素质又能加强工程概念。这是很多力学教育工作者所共同关心的问题。现有的基础教材大部分都是根据在比较多的学时内进行教学而编写的因而篇幅都比较大。教学第一线迫切需要适用于学时压缩后教学要求的小篇幅的教材。根据“有所为、有所不为”的原则这套教材更注重基本概念而不追求冗长的理论推导与繁琐的数字运算。这样做不仅可以满足一些专业对于力学基础知识的要求而且可以切实保证教育部颁布的基础力学课程教学基本要求的教学质量。为了让学生更快地掌握最基本的知识本套教材在概念、原理的叙述方面作了一些改进。一方面从提出问题、分析问题和解决问题等方面作了比较详尽的论述与讨论另一方面通过较多的例题分析特别是新增加了关于一些重要概念的例题分析著者相信这将有助于读者加深对于基本内容的了解和掌握。此外为了帮助学生学习和加深理解以及方便教师备课和授课与每门课材料力学教师用书lⅣ程主教材配套出版了学习指导、教师用书习题详细解答和供课堂教学使用的电子教案。本套教材内容的选取以教育部颁布的相关课程的“教学基本要求”为依据同时根据各院校的具体情况作了灵活的安排绝大部分为必修内容少部分为选修内容。每门课程所需学时一般不超过60。范钦珊2004年7月于清华大学前言为了减轻教学第一线老师不必要的重复劳动同时也为了给刚刚走上材料力学教学岗位的青年教师提供教学参考资料我们将“材料力学”教材中全部习题作了详细解答编写成册定名为“材料力学教师用书”。全书包括教材中的全部11章内容的习题解答即:材料力学概述轴向载荷作用下杆件的材料力学问题轴向载荷作用下材料的力学性能圆轴扭转时的强度与刚度计算梁的强度问题梁的变形分析与刚度问题应力状态与强度理论及其工程应用压杆的稳定问题材料力学中的能量方法动载荷与疲劳强度概述以及新材料的材料力学概述。 1 第一章 包申格效应：指原先经过少量塑性变形，卸载后同向加载，弹性极限（σP）或屈服强度（σS）增加；反向加载时弹性极限（σP）或屈服强度（σS）降低的现象。 解理断裂：沿一定的晶体学平面产生的快速穿晶断裂。晶体学平面－－解理面，一般是低指数，表面能低的晶面。 解理面：在解理断裂中具有低指数，表面能低的晶体学平面。 韧脆转变：材料力学性能从韧性状态转变到脆性状态的现象（冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂，断口特征由纤维状转变为结晶状）。 静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度。是一个强度与塑性的综合指标，是表示静载下材料强度与塑性的最佳配合。 可以从河流花样的反“河流”方向去寻找裂纹源。 解理断裂是典型的脆性断裂的代表，微孔聚集断裂是典型的塑性断裂。 5.影响屈服强度的因素 与以下三个方面相联系的因素都会影响到屈服强度 位错增值和运动 晶粒、晶界、第二相等 外界影响位错运动的因素 主要从内因和外因两个方面考虑 （一）影响屈服强度的内因素 1．金属本性和晶格类型（结合键、晶体结构） 单晶的屈服强度从理论上说是使位错开始运动的临界切应力，其值与位错运动所受到的阻力（晶格阻力－－派拉力、位错运动交互作用产生的阻力）决定。 派拉力： 位错交互作用力 （a是与晶体本性、位错结构分布相关的比例系数，L是位错间距。）2．晶粒大小和亚结构 晶粒小→晶界多（阻碍位错运动）→位错塞积→提供应力→位错开动→产生宏观塑性变形。 晶粒减小将增加位错运动阻碍的数目，减小晶粒内位错塞积群的长度，使屈服强度降低（细晶强化）。 屈服强度与晶粒大小的关系： 霍尔－派奇（Hall-Petch) σs= σi+kyd-1/2 3．溶质元素 加入溶质原子→（间隙或置换型）固溶体→（溶质原子与溶剂原子半径不一样）产生晶格畸变→产生畸变应力场→与位错应力场交互运动→使位错受阻→提高屈服强度（固溶强化）。 4．第二相（弥散强化，沉淀强化） 不可变形第二相 eBook 工程力学 （静力学与材料力学） 习题详细解答 （教师用书） (第2章) 范钦珊 唐静静 2006-12-18 习题2－2图 第2章 力系的简化 2－1 由作用线处于同一平面内的两个力F 和2F 所组成平行力系如图所示。二力作用线之间的距离为d 。试问：这一力系向哪一点简化，所得结果只有合力，而没有合力偶；确定这一合力的大小和方向；说明这一合力矢量属于哪一类矢量。 解：由习题2－1解图，假设力系向C 点简化所得结果只有合力，而没有合力偶，于是，有 ∑=0)(F C M ，02)(=?++?x F x d F ， d x =∴，F F F F =?=∴2R ， 方向如图示。合力矢量属于滑动矢量。 2－2 已知一平面力系对A (3，0)，B (0，4)和C (－4.5，2)三点的主矩分别为：M A 、M B 和M C 。若已知：M A ＝20 kN·m 、M B ＝0和M C ＝－10kN·m ，求：这一力系最后简化所得合力的大小、方向和作用线。 解：由已知M B = 0知合力F R 过B 点； 由M A = 20kN ·m ，M C = -10kN ·m 知F R 位于A 、C 间，且 CD AG 2=（习题2－2解图） 在图中设 OF = d ， 则 θcot 4=d CD AG d 2)sin 3(==+θ （1） θθsin )2 5.4(sin d CE CD ?== （2） 即 θθsin )2 5.4(2sin )3(d d ? =+ d d ?=+93 3=d 习题2－1图 习题2－1解图 R ∴ F 点的坐标为（-3, 0） 合力方向如图所示，作用线过B 、F 点； 3 4tan = θ 8.45 4 6sin 6=× ==θAG 8.4R R ×=×=F AG F M A kN 6 258.420R == F 即 )kN 310,25(R =F 作用线方程：43 4 += x y 讨论：本题由于已知数值的特殊性，实际G 点与E 点重合。 2－3三个小拖船拖着一条大船，如图所示。每根拖缆的拉力为5kN 。试求：(1)作用于大船上的合力的大小和方向。(2)当A 船与大船轴线x 的夹角θ为何值时，合力沿大船轴线方向。 解：（1）由题意知 kN 5T T T ===C B A F F F 。 由习题2－3解图，作用于大船上的合力在x 、y 轴上的投影的大小分别为： kN 19.1)45sin 10sin (sin40kN 5kN 12.3)cos45cos10(cos40kN 5R R =??==++?=D D D D D D y x F F 所以，作用于大船上的合力大小为： kN 4.2119.112.3222R 2R R =+=+=y x F F F 合力与x 轴的夹角为： D 53.53 .1219 .1arctan arctan R R ===x y F F α （2）当要使合力沿大船轴线方向，即合力R F 沿轴线x ，则0R =y F 0)45sin 10sin (sin kN 5R =??=D D θy F 88.0sin =θ， T T A F B F C T F y R F 习题2－3解图 习题2－3图 一点的应力状态 一、判断 1、"单元体最大剪应力作用面上必无正应力” 答案此说法错误 答疑在最大、最小正应力作用面上剪应力一定为零；在最大剪应力作用面上正应力不一定为零。拉伸变形时，最大正应力发生在横截面上，在横截面上剪应力为零；最大剪应力发生在45度角的斜截面上，在此斜截面上正应力为o /2。 2、”单向应力状态有一个主平面，二向应力状态有两个主平面” 答案此说法错误 答疑无论几向应力状态均有三个主平面，单向应力状态中有一个主平面上的正应力不为零；二向应力状态中有两个主平面上的正应力不为零。 3、"受拉构件内B点的正应力为o =P/A” q B 、------------- -- ---------------- 答案此说法错误 答疑受拉构件内的B点在a =0度的方位上的正应力为a =P/A. 4、'‘弯曲变形时梁中最大正应力所在的点处于单向应力状态。” 答案此说法正确 答疑最大正应力位于横截面的最上端和最下端，在此处剪应力为零。 5、过一点的任意两平面上的剪应力一定数值相等，方向相反” 答案此说法错误 答疑过一点的两相互垂直的平面上的剪应力一定成对出现，大小相等，方向同时指向共同棱边或同时远离共同棱边 6、“梁产生纯弯曲时，过梁内任意一点的任意截面上的剪应力均等于零” 答案此说法错误 答疑梁产生纯弯曲时，横截面上各点在a =0的方位上剪应力为零，过梁内任意一点的任意截面上的剪应力不一定为零。11、“从横力弯曲的梁上任意一点取出的单元体均处于二向应力状态" 答案此说法错误 答疑从横力弯曲的梁的横截面上距离中性轴最远的最上边缘和最下边缘的点取出的单元体为单向应力状态。 12、“受扭圆轴除轴心外，轴内各点均处于纯剪切应力状态” 答案此说法正确 答疑在受扭圆轴内任意取出一点的单元体如图所示，均为纯剪切应力状态。 选择一点的应力状态（共2页） 1、在单元体中可以认为：。 A：单元体的三维尺寸必须为无穷小；B：单元体必须是平行六面体。 C:单元体只能是正方体。D：单元体必须有一对横截面 答案 正确选择：A 答疑单元体代表一个点，体积为无穷小。 2、滚珠轴承中，滚珠与外圆接触点为应力状态。 材料力学第五版课后答案 [习题2-2]一打入基地内的木桩如图所示，杆轴单位长度的摩擦力**2，试做木桩的后力图。 解：由题意可得： 33 233 110 ,,3/()3/(/)l l N fdx F kl F k F l F x Fx l dx F x l =====? ?1 有3 [习题2-3] 石砌桥墩的墩身高m l 10=，其横截面面尺寸如图所示。荷载kN F 1000=，材料的密度3/35.2m kg =ρ，试求墩身底部横截面上的压应力。 解 ： 墩 身 底 面 的 轴 力 为 ： g Al F G F N ρ--=+-=)( 2-3 图 )(942.31048.935.210)114.323(10002kN -=????+?--= 墩身底面积：)(14.9)114.323(22m A =?+?= 因为墩为轴向压缩构件，所以其底面上的正应力均匀分布。 MPa kPa m kN A N 34.071.33914.9942.31042 -≈-=-== σ [习题2-7] 图示圆锥形杆受轴向拉力作用，试求杆的伸长。 2-7图 解：取长度为dx 截离体（微元体）。则微元体的伸长量为： )()(x EA Fdx l d = ? ，??==?l l x A dx E F dx x EA F l 00) ()( l x r r r r =--121，22112 112d x l d d r x l r r r +-=+?-=， 2 2 11 222)(u d x l d d x A ?=??? ??+-=ππ， dx l d d du d x l d d d 2)22( 1 2112-==+- du d d l dx 1 22-= ，)()(22)(221212u du d d l du u d d l x A dx -?-=?-=ππ 因此， )()(2)()(2 02100 u du d d E Fl x A dx E F dx x EA F l l l l ??? --===?π l l d x l d d d d E Fl u d d E Fl 0 112 21021221)(21)(2?? ???? ??????+--=??? ???-=ππ ???? ? ? ??? ???-+ --=21221)(2111 221d d l l d d d d E Fl π ??? ???--= 12 2122)(2d d d d E Fl π214d Ed Fl π= 习题9-38图 1-6 CABBBC 9－38 加固后的吊车主梁如图所示。梁的跨度l = 8m ，许用应力][σ= 100MPa 。试分析当小车行走到什么位置时，梁内弯矩最大，并计算许可载荷（小车对梁的作用可视为集中力）。 解：1．小车行至梁中间时，梁内弯矩最大。 P P 1242F F M =?= 823 81103467.1)16367512 675(21010755.1?=??+?+?=z I mm 4 4351 110113.8mm 10113.8166 -?=?== z z I W m 3 ][11σ≤z W M ，即 6 4 P 1010010113.82?≤?-F 56.40P ≤F kN （1） 2．小车行至离两端1.4 m 处 P P 2155.14.18) 4.18(F F M =?-= 4110922.6-?=z W m 3 ][22 σ≤z W M ，即64 P 1010010 922.6155.1+-?≤?F 9.59P ≤F kN （2） 比较（1）、（2），得 [F P ] = 40.56 kN 9－42 简支梁受力如图所示。采用普通热轧工字型钢，且已知][σ= 160MPa 。试确定工字型钢型号，并按最大切应力准则对梁的强度作全面校核。 解：1．F R A = F R B = 180kN （↑） 75.885.0102 1 5.01802=??-?==D C M M kN ·m 1002102 1 5.116021802max =??-?-?==M M E kN ·m 175105.0180Q =?-=C F kN ][max max σσ≤= W M 46 3max 10 25.61016010100][-?=??=≥σM W m 3 查型钢表，选工字钢No.32a ： W = 692.2 cm 2，I z = 11075.5 cm 4 46.27=z z S I cm E 截面： 5.144max max == W M σMPa 180 175) kN (Q F A C 15 15 B D 175E A C E D B 88.7588.75 100 M m -kN (a) 选择题（20分） 1、图示刚性梁AB 由杆1和杆2支承，已知两杆的材料相同，长度不等，横截面积分别为A 1和A 2，若载荷P 使刚梁平行下移，则其横截面面积（ ）。 A 、A 1〈A 2 B 、A 1 〉A 2 C 、A 1=A 2 D 、A 1、A 2为任意 2、建立圆周的扭转应力公式τρ =M ρρ/I ρ时需考虑下列因素中的哪几 个？答：（ ） （1）扭矩M T 与剪应力τ ρ 的关系M T =∫A τ ρ ρdA （2）变形的几何关系（即变形协调条件） （3）剪切虎克定律 （4）极惯性矩的关系式I T =∫A ρ2dA A 、（1） B 、（1）（2） C 、（1）（2）（3） D 、全部 3、二向应力状态如图所示，其最大主应力σ1=（ ） A 、σ B 、2σ C 、3σ D 、4σ 4、高度等于宽度两倍(h=2b)的矩形截面梁，承受垂直方向的载荷，若仅将竖放截面改为平放截面，其它条件都不变，则梁的强度（ ） A 、提高到原来的2倍 题一、3图 题一、1图 B 、提高到原来的4倍 C 、降低到原来的1/2倍 D 、降低到原来的1/4倍 5. 已知图示二梁的抗弯截面刚度EI 相同，若二者自由端的挠度相等，则P 1/P 2=（ ） A 、2 B 、4 C 、8 D 、16 二、作图示梁的剪力图、弯矩图。（１５分） 三、如图所示直径为d 的圆截面轴，其两端承受扭转力偶矩m 的作用。设由实验测的轴表面上与轴线成450方向的正应变，试求力偶矩m 之值、材料的弹性常数E 、μ均为已知。（15分） 四、电动机功率为9kW ，转速为715r/min ，皮带轮直径D =250mm ，主轴外伸部分长度为l =120mm ，主轴直径d =40mm ，〔σ〕=60MPa ，用第三强度理论校核轴的强度。（15分） 题一、5图 三题图 材料力学_第二版_范钦珊_第4章习题答 案 材料力学_第二版_范钦珊_第4章习题答案 第4章 弹性杆件横截面上的切应力分析 4－1 扭转切应力公式p /)(I M x ρρτ=的应用范围有以下几种，试判断哪一种是正确的。 （A ）等截面圆轴，弹性范围内加载； （B ）等截面圆轴； （C ）等截面圆轴与椭圆轴； （D ）等截面圆轴与椭圆轴，弹性范围内加载。 正确答案是 A 。 解：p )(I M x ρρτ=在推导时利用了等截面圆轴受扭后，其横截面保持平面的假设，同时推导过程中还应用了剪切胡克定律，要求在线弹性范围加载。 4－2 两根长度相等、直径不等的圆轴受扭后，轴表面上母线转过相同的角度。设直径大的轴和直径小的轴的横截面上的最大切应力分别为max 1τ和max 2τ，切变模量分别为G 1和G 2。试判断下列结论的正确性。 （A ）max 1τ＞max 2τ； （B ）max 1τ＜max 2τ； （C ）若G 1＞G 2，则有max 1τ＞max 2τ； （D ）若G 1＞G 2，则有max 1τ＜max 2τ。 正确答案是 C 。 解：因两圆轴等长，轴表面上母线转过相同角度，指切应变相同，即γγγ==21由剪切胡克定律γτG =知21G G >时，max 2max 1ττ>。 4－3 承受相同扭矩且长度相等的直径为d 1的实心圆轴与内、外径分别为d 2、)/(222D d D =α的空心圆轴，二者横截面上的最大切应力相等。关于二者重之比（W 1/W 2）有如下结论，试判断哪一种是正确的。 （A ）234)1(α-； （B ）)1()1(2234αα--； （C ）)1)(1(24αα--； （D ）)1/()1(2324αα--。 正确答案是 D 。 解：由max 2max 1ττ=得 ) 1(π16π1643 231α-=d M d M x x 即 31 42 1)1(α-=D d （1） )1(22 22 12121α-==D d A A W W （2） （1）代入（2），得 2 3 2 4211)1(αα--=W W 4－4 由两种不同材料组成的圆轴，里层和外层材料的切变模量分别为G 1和G 2，且G 1 = 2G 2。圆轴尺寸如图所示。圆轴受扭时，里、外层之间无相对滑动。关于横截面上的切应力分布，有图中所示的四种结论，试判断哪一种是正确的。 正确答案是 C 。 解：因内、外层间无相对滑动，所以交界面上切应变相等21γγ=，因212G G =，由剪切胡克定律得 交界面上：212ττ=。 习题8-4图 一、绪论 1．各向同性假设认为，材料沿各个方向具有相同的 A 。(A)力学性质；(B)外力； (C)变形； (D)位移。2．均匀性假设认为，材料内部各点的 C是相同的。(A)应力； (B)应变； (C)位移； (C)力学性质。3．构件在外力作用下 B 的能力称为稳定性。A）不发生断裂；（B）保持原有平衡状态；（C）不产生变形；（D）保持静止。4．杆件的刚度是指 D 。（A）杆件的软硬程度；（B）件的承载能力；（C）杆件对弯曲变形的抵抗能力；（D）杆件对弹性变形的抵抗能力。 1．低碳钢材料在拉伸实验过程中，不发生明显的塑性变形时，承受的最大应力应当小于 D 的数值，A）比例极限；（B）许用应力；（C）强度极限；（D）屈服极限。2．对于低碳钢，当单向拉伸应力不大于 C 时，虎克定律σ=Eε成立。(A) 屈服极限σs；(B)弹性极限σe；(C)比例极限σp；(D)强度极限σb。 3．没有明显屈服平台的塑性材料，其破坏应力取材料的 B 。（A）比例极限σp；（B）名义屈服极限σ；（C）强度极限σb；（D）根据需要确定。4．低碳钢的应力应变曲线如图所示，其上 C 点的纵坐标值为该钢的强度极限b。(A)e； (B)f； (C)g； (D)h。 3题图 5、三种材料的应力—应变曲线分别如图所示。其中强度最高、刚度最大、塑性最好的材料分别是。 (A)a、b、c； (B)b、c、a； (C)b、a、c； (D)c、b、a。 5．材料的塑性指标有 C 。 (A)σs和δ； (B)σs和ψ； (C)δ和ψ； (D)σs,δ和ψ。 6．确定安全系数时不应考虑 D 。 (A)材料的素质；(B)工作应力的计算精度；(C)构件的工作条件；(D)载荷的大小。 7．低碳钢的许用力［σ］= C 。(A)σp/n； (B)σe/n； (C)σs/n； (D)σb/n。 5.1 max （a ）MPa y I M z 4.1590121801201010361max 1=???=-=σ；MPa y I M z 3.106012 180120101036 2max 2=???=-=σ MPa y I M z 4.159012 180120101036 3max 3-=???-=-=σ （b ）43 3 4536000012 12045212180120mm I z =??-?= MPa y I M z 8.19904536000010106 1max 1=??=-=σ；MPa y I M z 2.136045360000 10106 2max 2=??=-=σ MPa y I M z 8.199045360000 10106 3max 3-=??-=-=σ （c ）mm y c 1153012015030165 301207515030=?+??? +??= ()()42 323249075001151653012012 3012075115150301215030mm I z =-??+?+-??+?= MPa y I M z 1.266524907500101061max 1=??=-=σ；MPa y I M z 1.143524907500 10106 2max 2=??=-=σ MPa y I M z 2.4611524907500 10106 3max 3-=??-=-=σ 5.2 如图所示，圆截面梁的外伸部分系空心圆截面，轴承A 和D 可视为铰支座。试求该轴横截面 上的最大正应力。 解：剪力图和弯矩图如下： 1.344 F S M m kN M B ?=344.1，m kN M D ?=9.0 MPa D M W M B z B B 4.636010344.132323 6 3max ,=???===ππσ 2010—2011材料力学试题及答案A 一、单选题（每小题2分，共10小题，20分） 1、 工程构件要正常安全的工作，必须满足一定的条件。下列除（ ）项，其他各项是必须满足的条件。 A 、强度条件 B 、刚度条件 C 、稳定性条件 D 、硬度条件 2、内力和应力的关系是（ ） A 、内力大于应力 B 、内力等于应力的代数和 C 、内力是矢量，应力是标量 D 、应力是分布内力的集度 3、根据圆轴扭转时的平面假设，可以认为圆轴扭转时横截面（ ）。 A 、形状尺寸不变，直径线仍为直线。 B 、形状尺寸改变，直径线仍为直线。 C 、形状尺寸不变，直径线不保持直线。 D 、形状尺寸改变，直径线不保持直线。 4、建立平面弯曲正应力公式z I My =σ,需要考虑的关系有（ ）。 A 、平衡关系,物理关系，变形几何关系； B 、变形几何关系，物理关系，静力关系； C 、变形几何关系，平衡关系，静力关系； D 、平衡关系, 物理关系，静力关系； 5、利用积分法求梁的变形，不需要用到下面那类条件（ ）来确定积分常数。 A 、平衡条件。 B 、边界条件。 C 、连续性条件。 D 、光滑性条件。 6、图示交变应力的循环特征r 、平均应力m σ、应力幅度a σ分别为（ ）。 A -10、20、10； B 30、10、20； C 31- 、20、10； D 31-、10、20 。 7、一点的应力状态如下图所示，则其主应力1σ、2σ、3σ分别为（）。 A 30MPa、100 MPa、50 MPa B 50 MPa、30MPa、-50MPa C 50 MPa、0、-50Mpa、 D -50 MPa、30MPa、50MPa 8、对于突加载的情形，系统的动荷系数为（）。 A、2 B、3 C、4 D、5 9、压杆临界力的大小，（）。 A 与压杆所承受的轴向压力大小有关； B 与压杆的柔度大小有关； C 与压杆材料无关； D 与压杆的柔度大小无关。 10、利用图乘法计算弹性梁或者刚架的位移，要求结构满足三个条件。以下那个条件不是必须的（） A、EI为常量 B、结构轴线必须为直线。 C、M图必须是直线。 D、M和M至少有一个是直线。 二、按要求作图(共12分) 1、做梁的剪力、弯矩图(10分) 东北农业大学网络教育学院 材料力学网上作业题（2015更新版） 绪论 一、名词解释 1.强度 2. 刚度 3. 稳定性 4. 变形 5. 杆件 6.板或壳 7.块体 二、简答题 1．构件有哪些分类？ 2. 材料力学的研究对象是什么？ 3. 材料力学的任务是什么？ 4. 可变形固体有哪些基本假设？ 5. 杆件变形有哪些基本形式？ 6. 杆件的几何基本特征？ 7.载荷的分类？ 8. 设计构件时首先应考虑什么问题？设计过程中存在哪些矛盾？ 第一章轴向拉伸和压缩 一、名词解释 1.内力 2. 轴力 3.应力 4.应变 5.正应力 6.切应力 7.伸长率 8.断面收缩率 9. 许用应力 10.轴 向拉伸 11.冷作硬化 二、简答题 1.杆件轴向拉伸或压缩时，外力特点是什么？ 2.杆件轴向拉伸或压缩时，变形特点是什么？ 3. 截面法求解杆件内力时，有哪些步骤？ 4.内力与应力有什么区别？ 5.极限应力与许用应力有什么区别？ 6.变形与应变有什么区别？ 7.什么是名义屈服应力？ 8.低碳钢和铸铁在轴向拉伸时，有什么样的力学特性？ 9.强度计算时，一般有哪学步骤？ 10.什么是胡克定律？ 11.表示材料的强度指标有哪些？ 12.表示材料的刚度指标有哪些？ 13.什么是泊松比？ 14. 表示材料的塑性指标有哪些？ 15.拉压杆横截面正应力公式适用范围是什么？ 16.直杆轴向拉伸或压缩变形时，在推导横截面正应力公式时，进行什么假设？ 三、计算题 1. 试用截面法求下列各杆指定截面的轴力。 2. 试用截面法求下列各杆指定截面的轴力。 3. 试用截面法求下列各杆指定截面的轴力。 4. 试用截面法求下列各杆指定截面的轴力。 5. 试用截面法求下列各杆指定截面的轴力。 6. 试用截面法求下列各杆指定截面的轴力。 7 高炉装料器中的大钟拉杆如图a所示，拉杆下端以连接楔与大钟连接，连接处拉杆的横截面如图b所示； 材料力学_第二版_范钦珊_第4章习题答案 第4章 弹性杆件横截面上的切应力分析 4－1 扭转切应力公式p /)(I M x ρρτ=的应用范围有以下几种，试判断哪一种是正确的。 （A ）等截面圆轴，弹性范围内加载； （B ）等截面圆轴； （C ）等截面圆轴与椭圆轴； （D ）等截面圆轴与椭圆轴，弹性范围内加载。 * 正确答案是 A 。 解：p )(I M x ρρτ=在推导时利用了等截面圆轴受扭后，其横截面保持平面的假设，同时推导过程中还应用了剪切胡克定律，要求在线弹性范围加载。 4－2 两根长度相等、直径不等的圆轴受扭后，轴表面上母线转过相同的角度。设直径大的轴和直径小的轴的横截面上的最大切应力分别为max 1τ和max 2τ，切变模量分别为G 1和G 2。试判断下列结论的正确性。 （A ）max 1τ＞max 2τ； （B ）max 1τ＜max 2τ； （C ）若G 1＞G 2，则有max 1τ＞max 2τ； （D ）若G 1＞G 2，则有max 1τ＜max 2τ。 正确答案是 C 。 - 解：因两圆轴等长，轴表面上母线转过相同角度，指切应变相同，即γγγ==21由剪切胡克定律γτG =知21G G >时，max 2max 1ττ>。 4－3 承受相同扭矩且长度相等的直径为d 1的实心圆轴与内、外径分别为d 2、)/(222D d D =α的空心圆轴，二者横截面上的最大切应力相等。关于二者重之比（W 1/W 2）有如下结论，试判断哪一种是正确的。 （A ）34)1(α-； （B ）)1()1(2234αα--； （C ）)1)(1(24αα--； （D ）)1/()1(2324αα--。 正确答案是 D 。 解：由max 2max 1ττ=得 ) 1(π16π1643 231α-=d M d M x x 即 31 42 1)1(α-=D d （1） @ ) 1(22 22 12121α-==D d A A W W （2） （1）代入（2），得 2 3 24211) 1(αα--=W W 4－4 由两种不同材料组成的圆轴，里层和外 层材料的切变模量分别为G 1和G 2，且G 1 = 2G 2。圆轴尺寸如图所示。圆轴受扭时，里、外层之间无相对滑动。关于横截面上的切应力分布，有图中所示 的四种结论，试判断哪一种是正确的。 正确答案是 C 。 解：因内、外层间无相对滑动，所以交界面上切应变相等21γγ=，因212G G =，由剪切胡克定律得交界面上：212ττ=。 … 习题8-4图 习题4-5图 一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填 在题干的括号内。每小题2分，共20分) 1.轴的扭转剪应力公式τρ= T I P ρ 适用于如下截面轴( ) A.矩形截面轴 B.椭圆截面轴 C.圆形截面轴 D.任意形状截面轴 2.用同一材料制成的实心圆轴和空心圆轴，若长度和横截面面积均相同，则抗扭刚度较大 的是哪个?( ) A.实心圆轴 B.空心圆轴 C.两者一样 D.无法判断 3.矩形截面梁当横截面的高度增加一倍、宽度减小一半时，从正应力强度考虑，该梁的承 载能力的变化为( ) A.不变 B.增大一倍 C.减小一半 D.增大三倍 4.图示悬臂梁自由端B的挠度为( ) A. ma a EI () l- 2 B. ma a EI 3 2 () l- C. ma EI D. ma a EI 2 2 () l- 5.图示微元体的最大剪应力τmax为多大?( ) A. τmax=100MPa B. τmax=0 C. τmax=50MPa D. τmax=200MPa 6.用第三强度理论校核图示圆轴的强度时，所采用的 强度条件为( ) A. P A M W T W Z P ++ ()() 242≤［σ］ B. P A M W T W Z P ++≤［σ］ C. ()() P A M W T W Z P ++ 22 ≤［σ］ D. ()() P A M W T W Z P ++ 242 ≤［σ］ 7.图示四根压杆的材料、截面均相同，它 们在纸面内失稳的先后次序为( ) A. (a),(b),(c),(d) B. (d),(a),(b),(c) C. (c),(d),(a),(b) D. (b),(c),(d),(a) 8.图示杆件的拉压刚度为EA，在图示外力作用下其变形能U的下列表达式哪个是正确的?( ) A. U=P a EA 2 2 B. U=P EA P b EA 22 22 l + C. U=P EA P b EA 22 22 l - D. U=P EA P b EA 22 22 a + 9图示两梁抗弯刚度相同，弹簧的刚度系 数也相同，则两梁中最大动应力的关系 为( ) A. (σd) a =(σd) b B. (σd) a >(σd) b C. (σd) a <(σd) b D. 与h大小有关 二、填空题(每空1分，共20分) 1.在材料力学中，为了简化对问题的研究，特对变形固体作出如下三个假设：_______，_______，_______。 2.图示材料和长度相同而横截面面积不同的两杆，设材料的重度为γ，则在杆件自重的作用下，两杆在x截面处的应力分别为σ(1)=_______，σ(2)=_______。 3.图示销钉受轴向拉力P作用，尺寸如图，则销钉内的剪应力τ=_______，支承面的挤压应力σbs=_______。 材料力学第五版课后答案孙训芳 [习题2-2]一打入基地内的木桩如图所示，杆轴单位长度的摩擦力f=kx**2，试做木桩的后力图。 解：由题意可得： 33 233 110 ,,3/()3/(/)l l N fdx F kl F k F l F x Fx l dx F x l =====? ?1 有3 [习题2-3] 石砌桥墩的墩身高m l 10=，其横截面面尺寸如图所示。荷载kN F 1000=，材料的密度3 /35.2m kg =ρ，试求墩身底部横截面上的压应力。 解：墩身底面的轴力为： g Al F G F N ρ--=+-=)( 2-3图 )(942.31048.935.210)114.323(10002kN -=????+?--= 墩身底面积：)(14.9)114.323(2 2 m A =?+?= 因为墩为轴向压缩构件，所以其底面上的正应力均匀分布。 MPa kPa m kN A N 34.071.33914.9942.31042-≈-=-== σ [习题2-7] 图示圆锥形杆受轴向拉力作用，试求杆的伸长。 2-7图 解：取长度为dx 截离体（微元体）。则微元体的伸长量为： )()(x EA Fdx l d = ? ，??==?l l x A dx E F dx x EA F l 00) ()( l x r r r r =--121，22112 112d x l d d r x l r r r +-=+?-=， 22 11 222)(u d x l d d x A ?=??? ??+-=ππ，dx l d d du d x l d d d 2)22(12112 -==+- du d d l dx 122-=，)()(22)(221212u du d d l du u d d l x A dx -?-=?-=ππ 因此， )()(2)()(202100 u du d d E Fl x A dx E F dx x EA F l l l l ??? --===?π l l d x l d d d d E Fl u d d E Fl 0 11 221021221)(21)(2?? ???? ??????+--=??? ???-=ππ ???? ? ? ??? ???-+ --=21221)(2111 221d d l l d d d d E Fl π ??? ???--= 122122)(2d d d d E Fl π2 14d Ed Fl π= [习题2-10] 受轴向拉力F 作用的箱形薄壁杆如图所示。已知该材料的弹性常数为ν,E ，试求C 与D 两点间的距离改变量CD ?。 解：EA F E A F νν νεε- =-=-=/' 式中，δδδa a a A 4)()(2 2 =--+=，故：δ ν εEa F 4' - = δνεEa F a a 4'-==?， δ νE F a a a 4' -=-=? 一、回答下列各题（共4题，每题4分，共16分） 1、已知低碳钢拉伸试件，标距mm l 1000=，直径mm d 10=，拉断后标距的长度变为mm l 1251=，断口处的直 径为mm d 0.61 =，试计算其延伸率和断面收缩率。 答：延伸率%25%100100 100 125%100001=?-=?-= l l l δ 断面收缩率%64%100))(1(%100211=?-=?-= d d A A A δ 2、试画出图示截面弯曲中心的位置。 3、梁弯曲剪应力的计算公式z z QS = τ，若要计算图示矩形截面 A 点的剪应力，试计算 z S 。 232 3 )84(41bh h h hb S z =+= 4、试定性画出图示截面截面核心的形状（不用计算）。 二、绘制该梁的剪力、弯矩图。（15分） 矩形 圆形 矩形截面中间 挖掉圆形 圆形截面中间 挖掉正方形 4 三、图示木梁的右端由钢拉杆支承。已知梁的横截面为边长等于 的正方形,q=4OKN/m,弹性模量E 1＝ 10GPa ；钢拉杆的横截面面积A 2＝250mm 2 ,弹性模量E 2=210GPa 。试求拉杆的伸长l ?及梁中点沿铅垂方向的位移?。（14分） 解：杆受到的拉力kN q F N 402 2== m EA l F l N 00228.010 25010210310406 93=?????==?- 梁中点的挠度： m I E ql A E l F w l N c 00739.012 2 .0101038421040500114.0384521214 94 314122=? ?????+ =+=+?=?四、砖砌烟窗高m h 30=，底截面m m -的外径m d 31=，内径m d 22=，自重kN P 20001=，受 m kN q /1=的风力作用。试求：（1）烟窗底截面m m -的最大压应力；（2）若烟窗的基础埋深m h 40=， 基础及填土自重按kN P 10002=计算，土壤的许用压应力MPa 3.0][=σ，圆形基础的直径D 应为多大？（20分） 注：计算风力时，可略去烟窗直径的变化，把它看成是等截面的。 F s M m kN q /20=kN 20m kN ?160A B C m 10m 2112kN 88kN 20kN 40kNm 160kNm 第五章 弯曲内力 5-1 试求下列各梁在指定1、2、3截面上的剪力和弯矩值． 解：（a ） 01=Q a M Q 202= a M Q 20 3= 01M M -= 02M M -= 2 3M M - = （b ） ql Q =1 ql Q =2 ql Q =3 2123ql M - = 2223ql M -= 232 3ql M -= （c ） qa Q -=1 qa Q -=2 qa Q 4 3 3= 01=M 2 2qa M -= 23qa M -= （d ） l q Q 0161= l q Q 02241= l q Q 033 1-= 01=M 20216 1 l q M = 03=M （e ） KN Q 51= KN Q 51-= KN Q 51-= 01=M 02=M 03=M （f ） KN Q 101= KN Q 102= KN Q 103= m KN M ?=51 m KN M ?=52 m KN M ?-=103 5-2 试写出下列各梁的剪力方程和弯矩方程，并作剪力图和弯矩图，确定|F max |和|M max |。 解：（a ） l M x Q 03)(= 00 3(x ) M x l M M -= l M Q 0 max 3= 0m a x 2M M = （b ） 0)(1=x Q pa x M =)(1 p x Q -=)(2 )()(2a x p pa x M --= p Q =max pa M =max （c ） p x Q -=)(1 px x M -=)(1 p x Q 21)(2= )(2 3 )(2a x p px x M ---= p Q =max pa M =max （a ）Q 图 （b ）Q 图 （c ）Q 图 02M 0M P a （a ）M 图 （b ）M 图 （c ）M 图 4/qa （d ）Q 图 （e ）Q 图 （f ）Q 图 2 2 ql 22ql 22ql 2 2 ql （d ）M 图 （e ）M 图 （f ）M 图 第 五 章 弯 曲 应 力 一、是非判断题 1、设某段梁承受正弯矩的作用，则靠近顶面和靠近底面的纵向纤维分别是伸长的和缩短的。 （ × ） 2、中性轴是梁的横截面与中性层的交线。梁发生平面弯曲时，其横截面绕中性轴旋转。 （ √ ） 3、 在非均质材料的等截面梁中，最大正应力max σ 不一定出现在max M 的截面上。（ × ） 4、等截面梁产生纯弯曲时，变形前后横截面保持为平面，且其形状、大小均保持不变。 （ √ ） 5、梁产生纯弯曲时，过梁内任一点的任一截面上的剪应力都等于零。 （ × ） 6、控制梁弯曲强度的主要因素是最大弯矩值。 （ × ） 7、横力弯曲时，横截面上的最大切应力不一定发生在截面的中性轴上。 （ √ ） 二、填空题 1、应用公式y I M z = σ时，必须满足的两个条件是 满足平面假设 和 线弹性 。 2、跨度较短的工字形截面梁，在横力弯曲条件下，危险点可能发生在 翼缘外边缘 、 翼缘腹板交接处 和 腹板中心 处。 3、 如图所示的矩形截面悬臂梁，其高为h 、宽为b 、长为l ，则在其中性层的水平剪力 =S F bh F 23 。 4、梁的三种截面形状和尺寸如图所示，则其抗弯截面系数分别为 226 1 61bH BH -、 H Bh BH 66132- 和 H bh BH 66132 - 。 x 三、选择题 1、如图所示，铸铁梁有A，B，C和D四种截面形状可以供选取，根据正应力强度，采用（ C ）图的截面形状较合理。 2、 如图所示的两铸铁梁，材料相同，承受相同的载荷F。则当F 增大时，破坏的情况是（ C ）。 A 同时破坏； B （a）梁先坏； C （b）梁先坏 3、为了提高混凝土梁的抗拉强度，可在梁中配置钢筋。若矩形截面梁的弯矩图如图所示，则梁内钢筋（图中虚线所示）配置最合理的是（ D ） A B C D A B D x材料力学课后答案范钦珊
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