第二章 轴向拉伸和压缩
2-1 一圆截面直杆，其直径d ＝20mm, 长L =40m ，材料的弹性模量E =200GPa ，容重γ＝80kN/m 3
, 杆的上端固定，下端作用有拉力F =4KN ，试求此杆的：
⑴最大正应力； ⑵最大线应变； ⑶最大切应力；
⑷下端处横截面的位移?。
题 2 - 1 图
+
5004.8N
4000N
解：首先作直杆的轴力图
⑴最大的轴向拉力为2
32N,max 80100.024*********.8N 44
d F V F L F ππ
γγ=+=+=????+= 故最大正应力为：N,max
N,max
N,max
max 2
2
2
445004.8
=
15.94MPa 3.140.024
F F F A
d d σππ?=
=
=
=?
⑵最大线应变为:6
4max
max
9
15.94100.7971020010
E σε-?===?? ⑶当α（α为杆内斜截面与横截面的夹角）为45?时，max
max 7.97MPa 2
ασττ===
⑷取A 点为x 轴起点，2
N (25.124000)N 4
d F Vx F x F x πγγ=+=+=+
故下端处横截面的位移为：240
N 0
025.1240001d d (12.564000)
2.87mm L
L F x x x x x EA EA EA
+?=
==?+=?
?
2-2 试求垂直悬挂且仅受自重作用的等截面直杆的总伸长△L 。已知杆横截面面积为A ，长度为L
,材料的容重为γ。
A
B
题 2-2 图
A B
解：距离A 为x 处的轴力为
N ()F x Ax γ=? 所以总伸长 2
N 0
0()L d d 2L
L F x Ax L x x EA EA E
γγ?=
==
?
? 2-3 图示结构，已知两杆的横截面面积均为A =200mm 2,材料的弹性模量E =200GPa 。在结点A 处受荷载F 作用，今通过试验测得两杆的纵向线应变分别为ε1＝4×10－
4，ε2＝2×10－
4，试确定荷载P 及其方位角θ的大小。
题 2 - 3 图
解: 由胡克定律得
945112001041080010Pa E σε-=?=???=?
945222001021040010Pa E σε-=?=???=?
相应杆上的轴力为
11N A σ=g 22N A σ=g
56
1800102001016N KN -=???=
111
82
N N KN =
= 取A 节点为研究对象，由力的平衡方程得
1212sin 30sin 30sin cos30cos30cos N N P N N P θθ
?=+??++??o o o o g g g g g g
解上述方程组得
10.8921.17P KN
θ?=?
=?o
2-4 图示杆受轴向荷载F 1、F 2作用，且F 1＝F 2＝F ，已知杆的横截面面积为A ，材料的应力－应变关系为ε＝c σn
，其中c 、n 为由试验测定的常数。
(1) 试计算杆的总伸长；
(2) 如果用叠加法计算上述伸长，则所得的结果如何？ (3) 当n ＝1时，上述两解答是否相同？由此可得什么结论？
+
F
F
F N 图
（a ）
F N 图F
+
（b ）F N 图
F
+
（c ）题 2 - 4 图
解：（１）轴力图如图（a ）所示。
根据n
c ε=σ： 112()n l l F c l a A ??== 12n n n F l ac A
?=
22()n
l l F c l a A ??== 2n n F l ac A
?=
则 12(21)n n
n
acF l l l A +?=?+?=
（２）采用叠加法。
单独作用F 1时，轴力图如图（b ）所示。 1()n
l F c a A ?= 1n n F l ac A ?=
单独作用F 2时，轴力图如图（c ）所示。 2()2n
l F c a A ?= 22n n F l ac A ?=
则 3n
n
acF l A ?=
（３）当n =1时，上述两解答相同。结论：只有当ε与σ成线性关系时，叠加法才适用于求伸长。
2-5 试求图示构架点C 的铅垂位移和水平位移，已知两根杆的抗拉刚度均为EA 。
(a)
(c)
题 2 - 5 图
(b)
F CD
F BC
C
C'
Δl CD
解： 取C 点分析受力情况，如图（b ）所示，得,0CD BC F F F == 因此只有CD 杆有伸长 CD FL
l EA
=
变形几何图如图（c ）所示 ，得FL x y EA
?=?=
。 2-6 刚性梁ABCD 在B 、D 两点用钢丝绳悬挂，钢丝绳绕过定滑轮G 、H 。已知钢丝的E ＝210GPa ，绳横截面面积A ＝100mm 2，荷载F ＝20KN ，试求C 点的铅垂位移（不计绳与滑轮间的摩擦）。
解：首先要求绳的内力T 。刚性梁ABCD 的受力分析如图
()b ，
由平衡方程：
0A
M
=∑
解得： 80
KN 7
T =
绳的原长 2428m L =++= 绳的伸长量为
339680
108
7 4.3510m 2101010010
TL L EA --???===???? 在F 作用下结构变形如图()c ， 可得：
题 2 - 6 图
(c)
(a)
34.3510m B D L L L -?+?=?=? (1)
再由三角几何关系得：
5
9
B D L AB L AD ?==? (2) 由 (1)、(2)式联立可得：
31.5510m B L -?=?
又因为：
5
8
B C L AB L AC ?==? 所以，32.4910m 2.49mm C L -?=?=
2-7 图示结构中AB 杆为刚性杆，杆AC 为钢质圆截面杆，直径d 1=20mm ，E 1=200GPa ；杆BD 为铜质圆截面杆，直径d 2＝25mm ，E 2=100GPa ，试求：
(1) 外力F 作用在何处(x ＝？)时AB 梁保持水平？
(2) 如此时F ＝30kN ，则两拉杆横截面上的正应力各为多少？ 解：(1). 容易求得AC 杆、BD 杆的轴力分别为
122,2
2
N N x x F F F F -=?
=?
从而AC 杆、BD 杆的伸长量
()
11111
12
2
1111
112222
222
2
22
22
224444N N N Fl l x F l Fl l E A E d E d l
F l F l Fl x
l E A E d E d l
ππππ-?=
==?=
=
=
若要AB 梁保持水平，则两杆伸长量应相等，即12l l ?=?.
于是,
()
122
2
112244.Fl l x Fl x
E d l
E d l
ππ-=
2
92
1222
2
9292
122211
1.5100100.0252
1.5100100.025*******.0201.08l E d l x l E d l E d m
????∴=
=
+???+???=
(2).当30, 1.08F kN x m ==时，两拉杆横截面上的正应力分别为
()
3
112
2
11
3
2
22222223010
2 1.082
443.140.02
423010 1.082333.140.025
4
N N x F F MPa
d A x
F F MPa d A σπσπ-???-=
=
=
=??
???====?
题 2 - 7 图
2-8 图示五根杆的铰接结构，沿其对角线AC 方向作用两力F ＝20 kN ，各杆弹性模量E =200GPa ，横截面面积A ＝500mm 2，L ＝1m ，试求：
(1) AC 之间的相对位移△AC ，
(2) 若将两力F 改至BD 点，则BD 点之间的相对位移△BD 又如何？ 解：(1)取A 节点为研究对象，受力分析如图(b)
由平衡方程：
0AX
F
=∑,cos450AB F F ?-=
0,sin 450AY
AD F
F F =?-=∑
得AB AD F F === 同理，可得：
CD CB F F == B 节点受力分析如图(c)
0X
F
=∑，20cos45AB
BD F F kN -=
=-?
AB ,BC ,CD ,DA 四杆材料相同，受力大小相同，所以四个杆的应 变能相
同，可求得整个杆件应变能为：
224 6.8222AB BD F L
J EA EA
εν=?+=
力F 作的功为： 1
2
AC W F =
? 由弹性体的功能原理得： W εν=
1
6.822
AC F ?= 3
6.822
0.6822010AC mm ??=
=?
()2当两力F 移至.B D 两点时，可知，只有BD 杆受力，轴力为F
所以
12BD F εν?=
从而
0.283BD
mm ?===
2-9 图示结构，已知三根杆AF 、CD 、CE 的横截面面积均为A =200mm 2, E =200GPa,试求每根杆横截面上的应力及荷载作用点B 的竖向位移。
题 2 - 9 图
F
题 2 - 8 图
(b)
(c)
(d)
解：取AB 为研究对象，选取如图所示坐标轴， 故
0x
F
=∑，即ND NE F F =,
0y
F
=∑,即2sin300NA ND F F F +-?=,
于是得 NA ND F F F +=，
0A
M
=∑ ，即32sin3060ND F F ??-=，
于是 221020KN ND F F ==?=， 解得：20KN NE F =，10KN NA F = 所有构件的应变能为
*23max
100304602020
101602023604304680
11270100.7MPa<1MPa 240.580.3
A B B S z S z z F F F F S F h b I b I b τ+?--?--=?--??-?+??-=??==?==??
由功能原理得，F 作的功在数值上等于该结构的应变能 即：
1
2
B F V ε??= 所以 3
2242.5
8.5mm 1010B V F ε??=
==?. 2-10 图示结构，已知四根杆AC 、CB 、AD 、BD 的长度均为a ,抗拉刚度均为EA ,试求各杆轴力，并求下端B 点的位移。
C
D
(a )
题 2 - 10 图
C
(b )
(d )
2
F 3
解：(1)以B 结点为研究对象，受力图如图（a ）所示 由
0x
F
=∑ 得34F F =
得34F F = 以刚性杆为研究对象，受力图如图（b ）所示
由
0x
F
=∑ 得12F F =
由
0y
F
=∑
得12F F ==
(2)由于1，2杆的伸长变形，引起CD 刚性杆以及B 结点的下降（如图（c ））
1
12B l l l ?====
由于3，4杆的伸长引起B 点的继续下降（如图（d ））
2
3B Fa
l l EA ?===
则12B B B l l l ??+?==
2-11 重G =500N,边长为a =400mm 的箱子，用麻绳套在箱子外面起吊如图所示。已知此麻绳在290N 的拉力作用下将被拉断。
(1) 如麻绳长为1.7m 时，试问此时绳是否会拉断？ (2) 如改变ɑ角使麻绳不断，则麻绳的长度至少应为多少？
解：(1)取整体作为研究对象,经分析得本受力体系为对称体系.
由于箱子重G =500N,由竖直方向的受力平衡可知,每根绳子竖直方向受力为F=250N.
即cos 250F α?=
而cos 0.9722
α=
= 则250
2572900.972
F N N =
=< 于是,此时绳子不会被拉断. (2)绳子被拉断时
cos 250u F α?=
其中290u F N =
则250cos 0.862290
2
α===
解得:
0.789L m =
答：(1)N =417N (2)L =1.988m
题 2 - 11 图题 2 - 12 图
2-12 图示结构，BC 为刚性杆, 长度为L , 杆1、2的横截面面积均为A ，其容许应力分别为[σ1]和[σ
2]，且[σ1]=2[σ2]，荷载可沿梁
BC 移动, 其移动范围0＜x ＜L , 试从强度方面考虑，当x 取何值时，F 的容
许值最大，F max 等于多少？
解：分析题意可知，由于1、2两杆横截面积均为A ，而1杆的容许应力为2杆的二倍，则由公式
[]F A σ=?可知，破坏时2杆的轴力也为1杆的二倍。
本题要求F 的容许值最大，即当力F 作用在距离B 点x 的位置上时，1、2两杆均达到破坏所需的轴力，即2BD
EC F F =
此时，对力的作用点求矩得：
()0BD EC F x F L x ?-?-=
解得：3
L x
=
此时，由竖直方向的受力平衡得：
max 1213
[][][]2
BD EC F F F A A A σσσ+==?+?=
2-13 图示结构，AC 为刚性杆, BD 为斜撑杆, 荷载F 可沿杆AC 移动,试问：为使BD 杆的重量最轻, BD 杆与AC 杆之间的夹角θ应取何值？
解：如图所示，取整体为研究对象，对A 点取钜，由
0A
M
=∑得：
sin cos 0BD BD F L F l θθ?-???=
而[]BD
BD F A σ=?
则
1
sin 2[]2
BD BD BD BD FL
A l W A l θσγ
?=
?=?? 要想使重量最轻，应该使sin2θ最大，即2θ=90o 解得：θ=45o
题 2 - 14 图
2-14 铰接桁架承受水平力F =150kN,桁架所有杆件的许用应力[σ]=125Mpa,试求AB 杆和CD 杆所需的横截面面积。
解：由零杆的判别条件知，图中BC 杆为零杆。
取整体为研究对象，对A 点取钜，由
0A
M
=∑得：
260D F F ?-?= 解得： 1
3
D F F =
取D 节点为研究对象，由平衡方程得：
则可以解得：
1.80.60.83F 0.5BD
D CD BD F F F F F
=-=-=-=
D D
2030
D CD F F +=+=
同理，对于B 节点，也有平衡方程：
则可以解得：
0.6AB BD F F F =-=
于是，由许用应力定义得：
422
6
4226
0.615010007.210m 720mm []125100.51501000610m 600mm []12510AB AB CD CD
F A F A σσ--??===?=???===?=?
2-15 圆截面钢杆如图所示，已知材料的E=200GPa ，若杆内应变能U =4N ·m,试求此杆横截面上的最大正应力。
题 2 - 15 图
解：各截面压力相同为F
应变能 222312
123
222F l F l F l U EA EA EA =++ 代入数据 可得28.36F =kN
max min 2
90.3F F A A σ=
==MPa 2-16 图示杆件的抗拉（压）刚度为EA ，试求此杆的应变能。
a
F
题 2 - 16 图
a
2
解：
+
F
F
F N 图
如图所示，为杆件的轴力图，则杆件的应变能计算应该分为两部分。
12U U U =+
3020
BA F F +-==
其中：
222
1
1
(3)2a9
22
F L F F a U
EA EA EA
?
===
222
2
2
()a
222
F L F F a U
EA EA EA
?
===
则：
222 12
919
22
F a F a F a U U U
EA EA EA =+=+=
第三章 扭 转
3-1 直径d =400mm 的实心圆截面杆扭转时，其横截面上最大切应力τmax =100Mpa ，试求图示阴影区域内所承担的部分扭矩。
题 3 - 1 图
解：法1 距圆心ρ处切应力为
()max
2d
ρρ
ττ= 阴影部分扭矩0.1
()0.05
2d 73.6Me ρρτπρρ=?=?
k m N?
法2:
距离圆心ρ处切应力为()max
2d
ρρττ= 1
2
()1()2d d A A Me A A ρρτρτρ=?-???
0.1
0.05max max 0
0222d 2d d d
τρτρ
ρπρρρπρρ=??-???
?
73.6=kN
3-2 将空心管B 和实心杆A 牢固地粘结在一起而组成一实心圆杆，如图所示。管B 和杆A 材料的剪切弹性模量分别为G B 和G A 。试分别求出该组合杆承受扭矩M T 时，实心杆与空心管中的最大切应力表达式。
答：实心杆：max 2A
T
A PA
A PA
B PB PA
D M G I G I G I I τ=
?
+，空心管：max
2B T
B PB
A PA
B PB PB
D M G I G I G I I τ=
?
+
解：设实心杆受扭矩a M ，空心管受扭矩b M ，且两杆的最大切应力出现在外边缘处， 由已知得 A M +B M =T M ；
对两杆接触截面的相对转角相同，即A ?=B ?；
且a ?=
A A PA
M l G I ，b ?=
B B PB
M l G I ；
所以B M =
T A PA A PA B PB
M G I G I G I +，B M =
T B PB A PA B PB
M G I G I G I +；
则实心杆：max τ=
2A A
PA
D M I =
2A
T
A PA
A PA
B PB
PA
D M G I G I G I I ?
+，
空心管：max τ=
2B B
PB
D M I =
2B T
B PB
A PA
B PB
PB
D M G I G I G I I ?
+
题 3 - 2 图
3-3 图示受扭轴，
AB 段因安装手轮，截面为正方形，试从强度方面考虑，轴的容许扭矩因此降低了
多少（用百分比表示）？
A
B
(a)
题 3 - 3 图
(b)
C
解：由题意可知，从强度方面考虑， 即： []max max P
T ττω=
≤圆
圆
截面为圆时， [][][]33max 16
2
p
r d T πτπωττ≤=
=
圆圆
当截面为正方形时，如图()b ，边长b =
查表可得，当1h
m b
=
=时， 0.208β= )
3
330.2080.588p b r ωβ=?
=正＝
所以 [][]3
max 0.588p T r ωττ≤=正正
[][]3
max 003max 0.58837.52
r T
k T r τπτ==正圆
＝
所以降低为： 00162.5k -=
3-4 受扭转力偶作用的圆截面杆，长L =1m ，直径d ＝20mm ，材料的剪切弹性模量G ＝80GPa ，两端
截面的相对扭转角φ＝0.1rad, 试求此杆外表面处沿图示方向的切应变γ、横截面上的最大切应力τmax 和扭转力偶矩M e 。
答：γ=1×10－3
，τmax ＝80 MPa ，M e ＝125.6N ?m
解：由公式P Ml
GI ?=,P I =
432
d π
得出M e ＝125.6N ?m
且max τ=P M W =8
125.6
15710
-?=80 MPa ， 由G τγ=，得G τ
γ==69
80108010
--??=3
110-?.
题 3 - 4 图
3-5 圆截面橡胶棒的直径d ＝40mm ，受扭后，原来表面上互相垂直的圆周线和纵向线间夹角变为86o，如杆长L ＝300mm,试求端截面的扭转角；如果材料的G ＝2.7MPa ，试求杆横截面上的最大切应力和杆上的外力偶矩M e 。
题 3 - 5 图
L
解： 4
90864180
o o o γπ=-==
rad 2
d L γφ=
所以 1.047φ= rad
6max 4
2.7100.188180
G τγπ==??
= MPa 另外 因为4
32 2.367e e M L M L
GI G d ρ?π=
== N m ? 所以 4 2.36732e G d M N m L
π?
==?
3-6 一根在A 端固定的圆截面杆AB 如图所示，图中的a 、b 及此杆的抗扭刚度GI 均为已知。杆在B 端焊有一根不计自重的刚性臂，在截面C 处有一固定指针，当杆未受荷载时，刚性臂及指针均处于水平位置。如现在刚性臂的端部悬挂一重量为F 的重物，同时在杆上D 和E 处作用有扭转力偶M D 和M E 。当刚
B Fb
M E 图
+
Fb-M E
Fb-M E +M D
A
D
C
E
解：扭矩图如图（a ）所示 要保证指针及刚性臂保持水平 则0AC CB ????==
()()
E D E AC P P Fb M M a Fb M GI GI ??-+-=
+=得
220E D Fb M M -+= （1）
()20E CB P P
Fb M a Fb a
GI GI ??-=
+=
得20E Fb M Fb -+= （2） （1）、（2）两式联立
得 4D M Fb = 3E M Fb =
3-7 图示圆截面杆，其全长受集度为m =L
T
的均布扭转力偶作用，并在中点受其矩为T 的扭转力偶作用，试作此杆的扭矩图，并求杆的应变能。
+
-T
2T 2
T 题 3 - 7 图
解：对1-1截面，有
0x M ∑=,1()0T m L x ---=.
1()T x
T L x T T L L
=-
-=-. 对2-2截面，有
0x M ∑=,2()0T m L x T ---+=.
2()T x
T T L x T L L
=-
-=. 作出扭矩图.
题 3 - 6 图
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=60125000mm4，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轴各基本变形的力图。②计算AB轴危险点的第三强度理论相当应力。
6.图所示结构，载荷P=50KkN，AB杆的直径d=40mm，长度l=1000mm，两端铰支。已知材料E=200GPa，σp=200MPa，σs=235MPa，a=304MPa，b=1.12MPa，稳定安全系数n st=2.0，[σ]=140MPa。试校核AB杆是否安全。 7.铸铁梁如图5，单位为mm，已知I z=10180cm4，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按正应力强度条件确定梁截荷P。 8.图所示直径d=100mm的圆轴受轴向力F=700kN与力偶M=6kN·m的作用。已知M=200GPa，μ=0.3，[σ]=140MPa。试求：①作图示圆轴表面点的应力状态图。②求圆轴表面点图示方向的正应变。③按第四强度理论校核圆轴强度。 9.图所示结构中，q=20kN/m，柱的截面为圆形d=80mm，材料为Q235钢。已知材料E=200GPa，σp=200MPa，σs=235MPa，a=304MPa，b=1.12MPa，稳定安全系数n st=3.0，[σ]=140MPa。试校核柱BC是否安全。
一、判断题（正确打“√”，错误打“X ”，本题满分为10分） 1、拉杆伸长后，横向会缩短，这是因为杆有横向应力的存在。( ) 2、圆截面杆件受扭时，横截面上的最大切应力发生在横截面离圆心最远处。( ) 3、两梁的跨度、承受载荷及支承相同，但材料和横截面面积不同，因而两梁的剪力图和弯矩图不一定相同。( ) 4、交变应力是指构件内的应力，它随时间作周期性变化，而作用在构件上的载荷可能是动载荷，也可能是静载荷。( ) 5、弹性体的应变能与加载次序无关，只与载荷的最终值有关。（ ） 6、单元体上最大切应力作用面上必无正应力。( ) 7、平行移轴公式表示图形对任意两个相互平行轴的惯性矩和惯性积之间的关系。（ ） 8、动载荷作用下，构件内的动应力与材料的弹性模量有关。( ) 9、构件由突加载荷所引起的应力，是由相应的静载荷所引起应力的两倍。( ) 10、包围一个点一定有一个单元体，该单元体各个面上只有正应力而无切应力。( ) 二、选择题（每个2分，本题满分16分） 1．应用拉压正应力公式A F N =σ的条件是（ ）。 A 、应力小于比例极限； B 、外力的合力沿杆轴线； C 、应力小于弹性极限； D 、应力小于屈服极限。 2．梁拟用图示两种方式搁置，则两种情况下的最大弯曲正应力之比 ) (m ax )(m ax b a σσ 为 （ ）。 A 、1/4； B 、1/16； C 、1/64； D 3、关于弹性体受力后某一方向的应力与应变关系有如下论述：正确的是 。 A 、有应力一定有应变，有应变不一定有应力； B 、有应力不一定有应变，有应变不一定有应力； C 、有应力不一定有应变，有应变一定有应力； D 、有应力一定有应变，有应变一定有应力。 4、火车运动时，其轮轴横截面边缘上危险点的应力有四种说法，正确的是 。 A ：脉动循环应力： B ：非对称的循环应力； C ：不变的弯曲应力；D ：对称循环应力 5、如图所示的铸铁制悬臂梁受集中力F 作用，其合理的截面形状应为图（ ） (a) (b)
1. （每空1分，共2分）平面弯曲时，梁的中性轴是梁的 ___________ 横截面 _______ 和 _____ 中 性层 _______________ 的交线。 2. （每空2分，共4 分）图示变截面梁，用积分法求挠曲线方程时，应分 —4 _______ 段，有 __8 ___ 个积分常数。 d 戏I : ----- 汕 ____ ___ _ ■ ■ ■ _ > ---------- ; 题2-1图 3. （2分）对低碳钢试件进行拉伸试验，测得弹性模量 E=200GPa ，屈服极限os=235MPa 。 模拟试题（一） 、选择题（每题 2分，共12 分） 1. 对图1-1所示梁，给有四个答案，正确答案是（ c ）。 （A ）静定梁； （B ）一次静不定梁； （C ）二次静不定梁； （D ）三次静不定梁。 2. 图1-2所示正方形截面偏心受压杆，其变形是（ c ）。 （A ）轴向压缩和斜弯曲的组合； （B ）轴向压缩、平面弯曲和扭转的组合; （C ）轴向压缩和平面弯曲的组合； （D ）轴向压缩、斜弯曲和扭转的组合。 3. 关于材料的冷作硬化现象有以下四种结论，正确的是（ d ） （A ） 由于温度降低，其比例极限提高，塑性降低； （B ） 由于温度降低，其弹性模量提高，泊松比减小； （C ） 经过塑性变形，其弹性模量提高，泊松比减小； （D ） 经过塑性变形，其比例极限提高，塑性降低。 4. 细长压杆的（ a ），则其临界应力 cr 越大。 题1-1图 A ）弹性模量E 越大或柔度 入越小；（ B ）弹性模量E 越大或柔度 入越大； （ C ）弹性模量E 越小或柔度 入越大；（ D ）弹性模量 E 越小或柔度 入越小； 5.受力构件内一点的应力状态如图 1-5所示，若已知其中一个主应力是 5MPa ，则另 一个主应力是（a ）。 （A ） 85MPa ； （ B ） 85MPa ； （ C ） 75MPa ； （D ） 75MPa 6.已知图示AB 杆为刚性梁，杆1、2的面积均为A ,材料的拉压弹性模量均为 3的面积为A 3，材料的拉压弹性模量均为 E 3,且E 3=2E 。若使三根杆的受力相同， E ;杆 则有 题1-2图 80MPa 题1-5图 b (A) A=A 3/2 (B) A=A 3 (C ) A=2A 3 (D) A=4A 3 、填空题（共18 分） C D
学号；姓名：班级：..........................................................密.......................................................封...........................................................线.......................................................... 专业年级班20 ~20 学年第学期材料力学课试卷试卷类型：卷
材料力学 试题卷（A ）答案 一、错 2. 错 3. 错 4.错 5. 对 二、1．A 2.D 3. D 4.D 5. A 三、1、试件沿轴线方向的线应变ε=（ -4105? ）、 横截面上的应力σ=（ 100MPa ） 及所受拉力F =（ 7.85kN ） 2、应力状态的主应力（ 52.2 MPa ）、（ 50 MPa ）、 （-42.2 MPa ） 3、 A=（ 224 R R π - ） 对y 轴的惯性矩Iy=（ ??? ??16-31πR 4 ） 对z 轴的惯性矩Iz=（ ?? ? ??16-31πR 4 ） 4、 应力幅=（ 80 ） 循环特征r=（ 0.2 ） 四、 解 1.求支反力 由平衡方程式 ∑=0B M 及∑=0A M ，得 kN 5.14=A F ，kN 5.3=B F 利用平衡方程式 ∑=0y F 对支反力计算结果进行检验，得 可见，A F 及B F 的解答是正确的。 2. 列Q F 、M 方程式 将梁分为CA 、AD 、DB 三段。利用外力直接列出Q F 、M 方程。 CA 段 AD 段 DB 段 3. 绘Q F 、M 图 由上述各段剪力方程和弯矩方程分别画出Q F 、M 图，如图6-12)(b 、)(c 所示。在AD 段上，)(2x M 有极值，由0) (2 2=dx x dM ，得 解得m 83.42=x 处，弯矩有极值。代入式)(d 得 AD 段内的最大弯矩为 五、解：（1）校核钢杆的强度 ① 求轴力 ② 计算工作应力 2 21814.325.033333mm N A N BD BD BD ??= = σ 2-21 ③ 因为以上二杆的工作应力均未超 过许用应力170MPa ，即][σσ≤AC ；][σσ≤BD ，所以AC 及 BD 杆的强度足够，不会发生破
材料力学期末复习题 判断题 1、强度是构件抵抗破坏的能力。（√ ） 2、刚度是构件抵抗变形的能力。（√ ） 3、均匀性假设认为，材料内部各点的应变相同。（×） 4、稳定性是构件抵抗变形的能力。（×） 5、对于拉伸曲线上没有屈服平台的合金塑性材料，工程上规定2.0σ作为名义屈服极限，此时相对应的应变为2.0%=ε。（×） 6、工程上将延伸率δ≥10％的材料称为塑性材料。（×） 7、任何温度改变都会在结构中引起应变与应力。（×） 8、理论应力集中因数只与构件外形有关。（√ ） 9、任何情况下材料的弹性模量E都等于应力和应变的比值。（×） 10、求解超静定问题,需要综合考察结构的平衡、变形协调和物理三个方面。（√ ） 11、未知力个数多于独立的平衡方程数目,则仅由平衡方程无法确定全部未知力,这类问题称为超静定问题。（√ ） 12、矩形截面杆扭转变形时横截面上凸角处切应力为零。（√ ） 13、由切应力互等定理可知：相互垂直平面上的切应力总是大小相等。（×） 14、矩形截面梁横截面上最大切应力maxτ出现在中性轴各点。（√ ） 15、两梁的材料、长度、截面形状和尺寸完全相同，若它们的挠曲线相同，则受力相同。（√ ） 16、材料、长度、截面形状和尺寸完全相同的两根梁，当载荷相同，其变形和位移也相同。（×） 17、主应力是过一点处不同方向截面上正应力的极值。（√ ） 18、第四强度理论用于塑性材料的强度计算。（×） 19、第一强度理论只用于脆性材料的强度计算。（×） 20、有效应力集中因数只与构件外形有关。（×） 绪论 1.各向同性假设认为，材料内部各点的（）是相同的。 （A）力学性质；（B）外力；（C）变形；（D）位移。 2.根据小变形条件，可以认为( )。 （A）构件不变形；（B）构件不变形； （C）构件仅发生弹性变形；（D）构件的变形远小于其原始尺寸。 3.在一截面的任意点处，正应力σ与切应力τ的夹角( )。 (A)α＝900；（B）α＝450；（C）α＝00；（D）α为任意角。 4.根据材料的主要性能作如下三个基本假设___________、___________、___________。 5.材料在使用过程中提出三个方面的性能要求，即___________、___________、___________。 6.构件的强度、刚度和稳定性（）。 （A）只与材料的力学性质有关；（B）只与构件的形状尺寸关 （C）与二者都有关；（D）与二者都无关。 7.用截面法求一水平杆某截面的内力时，是对( )建立平衡方程求解的。 (A) 该截面左段; (B) 该截面右段; (C) 该截面左段或右段; (D) 整个杆。 8.如图所示，设虚线表示单元体变形后的形状，则该单元体
扬州大学试题纸 （ 200 － 200 学年 第 学期） 水利科学与工程 学院 级 班(年)级课程 材料力学 ( )卷 一、选择题（10分） 1．关于材料的冷作硬化现象有以下四种结论，正确的是（ ） （A ）由于温度降低，其比例极限提高，塑性降低； （B ）由于温度降低，其弹性模量提高，泊松比减小； （C ）经过塑性变形，其弹性模量提高，泊松比减小； （D ）经过塑性变形，其比例极限提高，塑性降低。 2．关于低碳钢材料在拉伸试验过程中，所能承受的最大应力是（ ） （A ）比例极限 p σ；（B ）屈服极限 s σ；（C ）强度极限 b σ；（D ）许用应力 ][σ。 3．两危险点的应力状态如图，由第四强度理论比较其危险程度，正确的是（ ）。 (A))(a 点应力状态较危险； (B))(b 应力状态较危险； (C)两者的危险程度相同； (D)不能判定。 4．图示正方形截面偏心受压杆，其变形是（ ）。 (A)轴向压缩和斜弯曲的组合； (B)轴向压缩、平面弯曲和扭转的组合； (C)轴向压缩和平面弯曲的组合； (D)轴向压缩、斜弯曲和扭转的组合。 5．图示截面为带圆孔的方形，其截面核心图形是（ ）。 (a) (b)
二、填空题（20分） 1．一受扭圆轴，横截面上的最大切应力 MPa 40max =τ，则横截面上点A 的切应力 =A τ____________。 1题图 2题图 2．悬臂梁受力如图示，当梁直径减少一倍，则最大挠度w max 是原梁的____________倍，当梁长增加一倍，而其他不变，则最大转角θmax 是原梁的____________倍。 3．铆接头的连接板厚度为δ，铆钉直径为d 。则铆钉切应力=τ____________，最大挤压应力 bs σ为____________。 3题图 4题图 4．由同一种材料组成的变截面杆的横截面面积分别为2A 和A ，受力如图示，弹性模量为E 。截面D 水平位移为____________。 5．阶梯轴尺寸及受力如图所示，AB 段的最大切应力m ax ,1τ与BC 段的最大切应力 m ax ,2τ之 比 = max ,2max ,1ττ____________。 (a) (b) (c) (mm)
材料力考试题及答案 一、填空题：（每空1分，共计38分） 1、变形固体的变形可分为：弹性变形和塑性变形。 2、构件安全工作的基本要求是：构件必须具有足够的强度、足够刚度 和足够稳定性。 3、杆件变形的基本形式有拉（压）变形、剪切变形、扭转变形 和弯曲变形。 4、吊车起吊重物时，钢丝绳的变形是拉伸变形；汽车行驶时，传动轴的变 形是扭转变形；教室中大梁的变形是弯曲变形；螺旋千斤顶中的螺杆受压杆受压变形。 5、图中σ——ε曲线上，对应p点的应力为比例极限，符号__σp__、对应y 点的应力称为屈服极限，符号_σs__、对应b点的应力称为强化极限符号_σb ___ __。 k 6、内力是外力作用引起的，不同的外力引起不同的内力，轴向拉、压变形时 的内力称为轴力。剪切变形时的内力称为剪力，扭转变形时内力称为扭矩，弯曲变形时的内力称为弯矩。 7、下图所示各杆件中受拉伸的杆件有 AB、BC、CD、AD ；受力压缩杆件有 BE 。
8、胡克定律的两种表达式为EA L N l ?=?和εσE =。E 称为材料的 弹性模量 。它是衡量材料抵抗 变形 能力的一个指标。E 的单位为MPa ，1 MPa=_106_______Pa 。 9、衡量材料强度的两个重要指标是 屈服极限 和 强化极限 。 10、通常工程材料丧失工作能力的情况是：塑性材料发生 屈服 现象， 脆性材料发生 强化 现象。 11、挤压面为平面时，计算挤压面积按 实际面积 计算；挤压面为半圆柱面的 投影 面积计算。 12、在园轴的抬肩或切槽等部位，常增设 圆弧过渡 结构，以减小应力集中。 13、扭转变形时，各纵向线同时倾斜了相同的角度；各横截面绕轴线转动了不同 的角度，相邻截面产生了 转动 ，并相互错动，发生了剪切变形，所以横截面上有 剪 应力。 14、因半径长度不变，故切应力方向必与半径 垂直 由于相邻截面的间距不 变，即园轴没有 伸长或缩短 发生，所以横截面上无 正 应力。 15、长度为l 、直径为d 的圆截面压杆，两端铰支，则柔度λ为 ，若压 杆属大柔度杆，材料弹性模量为E ，则临界应力σ cr 为______________。 二、 判断题：（每空1分，共计8分） 1、正应力是指垂直于杆件横截面的应力。正应力又可分为正值正应力和负值正 应力。 （ √） 2、构件的工作应力可以和其极限应力相等。 （ × ） 3、设计构件时，须在满足安全工作的前提下尽量节省材料的要求。 （ √ ） 4、挤压面的计算面积一定是实际积压的面积。 （ × ）
考生注意：舞弊万莫做，那样要退学，自爱当守诺，最怕错上错，若真不及格，努力下次过。 材料力学试题A 成绩 课程名称 材料力学 考试时间 2010 年 7 月 日 时 分至 时 分 教 研 室 工程力学 开卷 闭卷 适用专业班级 08 机自1、2、3、4 班 提前 期末 班 级 姓名 学号 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 。 ---------------------------------------------------------------------- 装--------------------订 --------------------线 ------------------------------------------------------------- 试 题 共 3 页 第 1 页
材料力学期末考试复习题及答案 配高等教育出版社第五版 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刚体。 2.构件抵抗破坏的能力称为强度。 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正比。 4.梁上作用着均布载荷，该段梁上的弯矩图为二次抛物线。 5.偏心压缩为轴向压缩与弯曲的组合变形。 6.柔索的约束反力沿柔索轴线离开物体。 7.构件保持原有平衡状态的能力称为稳定性。 8.力对轴之矩在力与轴相交或平行情况下为零。 9.梁的中性层与横截面的交线称为中性轴。 10.图所示点的应力状态，其最大切应力是 100Mpa 。 11.物体在外力作用下产生两种效应分别是变形效应运动效应。 12.外力解除后可消失的变形，称为弹性变形。 13.力偶对任意点之矩都相等。 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 5F/2A 。 15.梁上作用集中力处，其剪力图在该位置有突变。 16.光滑接触面约束的约束力沿接触面的公法线指向物体。 17.外力解除后不能消失的变形，称为塑性变形。 18.平面任意力系平衡方程的三矩式，只有满足三个矩心不共线的条件时，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 C 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 2τ《=【σ】 。 21.物体相对于地球处于静止或匀速直线运动状态，称为平衡。 22.在截面突变的位置存在应力集中现象。 23.梁上作用集中力偶位置处，其弯矩图在该位置有突变。 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细长杆。 26.只受两个力作用而处于平衡状态的构件，称为而力构件。 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力，力偶，平衡。 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 7Fa/2EA 。 30.若一段梁上作用着均布载荷，则这段梁上的剪力图为斜直线。 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=60125000mm4，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。
适用专业班级： 任课教师 教研室主任（签字） 试卷编号 A 考生专业： 年级： 班级： 姓 名： 学 号： 注：（1）不得在密封线以下书写班级、姓名。（2）必须在密封线以下答题，不得另外加纸。 ……………………………………………………… 密 封 线 ……………………………………………………… 一．是非题（正确的在题后的括号内用“√”表示，错误的在题后的括号内用“×”表示，每小题2分，共10分） 1．应力公式A N = σ的使用条件是，外力沿杆件轴线，且材料服从胡克定律。 （ f ） 2．截面尺寸和长度相同两悬梁，一为钢制，一为木制，在相同载荷作用下，两梁中的最正大应力和最大挠度都相同。 （ t ） 3. 卡氏第一定律的适用于弹性体，卡氏第二定律的适用于非弹性体。 （ f ） 4. 悬臂架在B 处有集中力作用，则AB ，BC 都产生了位移，同时AB ，BC 也都发生了变形。 （ f ） 5. 在各种受力情况下，脆性材料都将发生脆性断裂而破坏。 （ f ） 二、选择题：（每小题3分，共24分） 1、危险截面是__C____所在的截面。 A.最大面积； B ．最小面积； C ． 最大应力； D ． 最大内力。 2、低碳钢整个拉伸过程中，材料只发生弹性变形的应力范围是σ不超过_B_____。 A ．σb ； B ．σe ； C ．σp ； D ．σs 第 1 页 （共 4 页） C ’
考生专业：年级：班级：姓名：学号： 注：（1）不得在密封线以下书写班级、姓名。（2）必须在密封线以下答题，不得另外加纸。………………………………………………………密封线……………………………………………………… 3.偏心拉伸（压缩）实质上是____B___的组合变形。 A．两个平面弯曲；B．轴向拉伸（压缩）与平面弯曲； C．轴向拉伸（压缩）与剪切；D．平面弯曲与扭转。 4.微元体应力状态如图示，其所对应的应力圆有如图示四种，正确的是___A____。 5.几何尺寸、支承条件及受力完全相同，但材料不同的二梁，其__A____。 A. 应力相同，变形不同； B. 应力不同，变形相同； C. 应力与变形均相同； D. 应力与变形均不同； 6.一铸铁梁，截面最大弯矩为负，其合理截面应为___C___。 A.工字形； B.“T”字形； C.倒“T”字形； D.“L”形。 7.两端铰支的圆截面压杆，长1m，直径50mm。其柔度为___C____。 ；；；。 8．梁的正应力公式是在“平面弯曲”前提下推导得到的，“平面弯曲”即___D____。 A.梁在平面力系作用下产生的弯曲； B. 梁的内力只有弯矩没有剪力的弯曲； C.梁的横截面变形后仍为平面的弯曲； D.梁的轴线弯曲变形后仍为（受力平面内）平面曲线的弯曲。 2页（共 4 页） 河南工业大学课程材料力学试卷
材料力学模拟题
一、 一、 10分） 1、 如图，若弹簧在Q 移mm st 20=? ，在Q 自由下落冲击时的最大动位移mm d 60=?，则弹簧所受的最大冲击力d P 为：3Q 。 2、 在其它条件相同的情况下，用内直径为d 的实心轴代替直径d 的实心轴，若要使轴的刚度不变（单位长度的扭转角?相同），则实心轴的外径D ＝ d 42 。 二、 二、 选择题（每小题5分，共10分） 1、 图示正方形截面杆承受弯扭组合变形，在 进行强度计算时，其任一截面的危险点位置有四种答案： (A)截面形心； （B ）竖边中点A 点； （C ）横边中点B ；（D ）横截面的角点D 点。
正确答案是： C 2、 若压杆在两个方向上的约束情况相同；且z y μμ>。那么该正压杆的合理截面应满足的条件 有四种答案： （A ）;z y I I =（A ）;z y I I >（A ）;z y I I <（A ）y z λλ=。正确答案是： D 三、 三、 计算题（共80分） 1、（15 第三强度理论确定AB P=20KN,[]MPa 160=σ。 解：AB 梁受力如图： )(280014.020000Nm M n =?=
AB 梁内力如图： )(300015.020000max Nm M =?= 危险点在A 截面的上下两点 由圆轴弯扭组合第三强度理论的强度条件： [] 1016032 /28003000632222d d W M M n ≥∴?=≤+=+σπ 2、图示矩形截面钢梁，A 端是固定铰支座，B 端为弹簧支承。在该梁的中点C 处受到的重量为P ＝40N 的重物，自高度h ＝60mm 处自由落下冲击到梁上。已知弹簧刚度K ＝25.32N/mm,
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 bI 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 h b 4/h A
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0.20m 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 5.6m 40kNm 150.3kNm 160kNm
材料力学复习题(答案在最后面） 绪论 1.各向同性假设认为，材料内部各点的（）是相同的。 （A）力学性质；（B）外力；（C）变形；（D）位移。 2.根据小变形条件，可以认为()。 （A）构件不变形；（B）构件不变形； （C）构件仅发生弹性变形；（D）构件的变形远小于其原始尺寸。 3.在一截面的任意点处，正应力σ与切应力τ的夹角()。 (A)α＝900；（B）α＝450；（C）α＝00；（D）α为任意角。 4.根据材料的主要性能作如下三个基本假设___________、___________、___________。 5.材料在使用过程中提出三个方面的性能要求，即___________、___________、___________。 6.构件的强度、刚度和稳定性（）。 （A）只与材料的力学性质有关；（B）只与构件的形状尺寸关 （C）与二者都有关；（D）与二者都无关。 7.用截面法求一水平杆某截面的内力时，是对()建立平衡方程求解的。 (A)该截面左段;(B)该截面右段; (C)该截面左段或右段;(D)整个杆。 8.如图所示，设虚线表示单元体变形后的形状，则该单元体 的剪应变为()。 α (A)α;(B)π/2-α;(C)2α;(D)π/2-2α。 答案 1（A）2（D）3（A）4均匀性假设，连续性假设及各向同性假设。5强度、刚度和稳定性。6（A）7（C）8（C） 拉压 1.轴向拉伸杆，正应力最大的截面和切应力最大的截面（）。 (A）分别是横截面、45°斜截面；（B）都是横截面， （C）分别是45°斜截面、横截面；（D）都是45°斜截面。 2.轴向拉压杆，在与其轴线平行的纵向截面上（）。 （A）正应力为零，切应力不为零； （B）正应力不为零，切应力为零； （C）正应力和切应力均不为零； （D）正应力和切应力均为零。 3.应力－应变曲线的纵、横坐标分别为σ＝F /A，△ε＝L/L，其中（）。 N （A）A和L均为初始值；（B）A和L均为瞬时值； （C）A为初始值，L为瞬时值；（D）A为瞬时值，L均为初始值。 4.进入屈服阶段以后，材料发生（）变形。 （A）弹性；（B）线弹性；（C）塑性；（D）弹塑性。 5.钢材经过冷作硬化处理后，其（）基本不变。 (A)弹性模量；（B）比例极限；（C）延伸率；（D）截面收缩率。 6.设一阶梯形杆的轴力沿杆轴是变化的，则发生破坏的截面上（）。
材料力学试卷1 一、绘制该梁的剪力、弯矩图。 （15分） 二、梁的受力如图,截面为T 字型，材料的许用拉应力[+]=40MPa ，许用压应力[-]=100MPa 。试按正应力强度条件校核梁的强度。（20分） m 8m 2m 230 170 30 200 2 m 3m 1m Q M
三、求图示单元体的主应力及其方位，画出主单元体和应力圆。（15分） 四、图示偏心受压柱，已知截面为矩形，荷载的作用位置在A点，试计算截面上的最大压应 力并标出其在截面上的位置，画出截面核心的形状。(15分)
五、结构用低碳钢A 3制成，A 端固定，B 、C 为球型铰支，求：允许荷载[P]。已知：E=205GPa ，s =275MPa ，cr =,，p =90，s =50，强度安全系数n=2，稳定安全系数n st =3，AB 梁为N 016工字钢，I z ＝1130cm 4，W z ＝141cm 3，BC 杆为圆形截面，直径d=60mm 。 （20分） 六、结构如图所示。已知各杆的EI 相同，不考虑剪力和轴力的影响，试求：D 截面的线位移和角位移。
（15分） 材料力学2 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。 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 。 a a 4/h
学年第二学期材料力学试题(A卷) 题号一二三四五六总分得分 一、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A1和A2，若载荷P使刚梁平行下移，则其横截面面积（）。 A、A1〈A2 题一、1图 B、A1〉A2 C、A1=A2 D、A1、A2为任意 2、建立圆轴的扭转应力公式τρ=Mρρ/Iρ时需考虑下列因素中的哪几个？答：（） （1）扭矩M T与剪应力τρ的关系M T=∫AτρρdA （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=∫Aρ2dA 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 、4 C 、8 D 、16 题一、3图 题一、5图 题一、4
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） 五、重量为Q 的重物自由下落在图示刚架C 点，设刚架的抗弯刚度为 三题图 四题图 二 题 图 姓名____________ 学号 -----------------------------------------------------------
材料力学试题 一、填空题（共15分） 1、 （5分）一般钢材的弹性模量E ＝ 210 GPa ；吕材的弹性模量E ＝ 70 GPa 2、 （10分）图示实心圆锥杆受扭转外力偶作用，材料的剪切弹性模量为G ，该杆的 man τ 1、（5（A ）各向同性材料；（B ）各向异性材料； （C 正确答案是 A 。 2、（5分）边长为d 杆（1）是等截面，杆（2荷系数d k 和杆内最大动荷应力d σ论： （A ）()(,)()(1max 21d d d k k σ<<（B ）()(,)()(1max 21d d d k k σ><（C ）()(,)()(1max 21d d d k k σ<>（D ）1max 21()(,)()(d d d k k σ>>正确答案是 A 。 三、计算题（共75分） 1、（25 应力相等， 求：（1）直径比21/d d ； (2)扭转角比AB φ解：AC 轴的内力图： (105);(10355M Nm M BC AB ?=?= 由最大剪应力相等： 8434.05/3/16 /1050016/103003 213 23313max ==?=?==d d d d W M n n ππτ 由 ； 594.0)(23232;4122124 2 4 1 1=??=?=?∴?=d M M M d G d G a M GI l M n n n n BC AB P n ππφφφ （2）
2、（ 3、（15分）有一厚度为6mm 的钢板在板面的两个垂直方向受拉，拉应力分别为150Mpa 和 55Mpa ，材料的E=2.1×105 Mpa ，υ =0.25。求钢板厚度的减小值。 解：钢板厚度的减小值应为横向应变所产生，该板受力后的应力状态为二向应力状态，由广义胡克定律知，其Z 向应变为： 0244.010)55150(101.225.0)(69 -=?+?-=+-=y x z E σσνε 则 mm t Z Z 146.0-=?=?ε
第一章 一、选择题 1、均匀性假设认为.材料内部各点的是相同的。 A：应力 B：应变 C：位移 D：力学性质 2、各向同性认为.材料沿各个方向具有相同的。 A：力学性质 B：外力 C：变形 D：位移 3、在下列四种材料中. 不可以应用各向同性假设。 A：铸钢 B：玻璃 C：松木 D：铸铁 4、根据小变形条件.可以认为： A：构件不变形 B：构件不破坏 C：构件仅发生弹性变形 D：构件的变形远小于原始尺寸 5、外力包括: A:集中力和均布力 B:静载荷和动载荷 C:所有作用在物体外部的力 D:载荷与支反力 6、在下列说法中.正确的是。 A：内力随外力的增大而增大； B：内力与外力无关； C：内力的单位是N或KN； D：内力沿杆轴是不变的； 7、静定杆件的内力与其所在的截面的有关。 A：形状；B：大小；C：材料；D：位置 8、在任意截面的任意点处.正应力σ与切应力τ的夹角α＝。 A：α＝90O； B：α＝45O； C：α＝0O；D：α为任意角。 9、图示中的杆件在力偶M的作用下.BC段上。 A：有变形、无位移； B：有位移、无变形； C：既有位移、又有变形；D：既无变形、也无位移； 10、用截面法求内力时.是对建立平衡方程而求解的。 A：截面左段 B：截面右段 C：左段或右段 D：整个杆件 11、构件的强度是指.刚度是指.稳定性是指。 A：在外力作用下抵抗变形的能力； B：在外力作用下保持其原有平衡态的能力； C：在外力的作用下构件抵抗破坏的能力； 答案：1、D 2、A 3、C 4、D 5、D 6、A 7、D 8、A 9、B 10、C 11、C、B、A 二、填空 1、在材料力学中.对变形固体作了 . . 三个基本假设.并且是在 . 范围内研究的。 答案：均匀、连续、各向同性；线弹性、小变形 2、材料力学课程主要研究内容是：。 答案：构件的强度、刚度、稳定性；
材料力学模拟考试题A 一．是非题 1．应力公式A N = σ的使用条件是，外力沿杆件轴线，且材料服从胡克定律。（× ） 2. 在各种受力情况下，脆性材料都将发生脆性断裂而破坏。（× ） 3、轴向拉压杆任意斜截面上只有均匀分布的正应力，而无剪应力。（× ） 4、受扭圆轴横截面上只有剪应力，因而均处于单向应力状态。（× ） 5、矩形截面偏心受压杆如图所示（P 的作用点位于截面的对称轴上），其横截面上的正应力部分为压应力，部分为拉应力。（× ） 6、压杆的临界应力与压杆材料、截面面积有关，而与截面的形状无关。（× ） 二、选择题： 1、危险截面是（C ）所在的截面。 A.最大面积； B ．最小面积； C ． 最大应力； D ． 最大内力。 A ．σb ； B ．σe ； C ．σp ； D ．σs 2.偏心拉伸（压缩）实质上是（ B ）的组合变形。 A ．两个平面弯曲； B ．轴向拉伸（压缩）与平面弯曲； C ．轴向拉伸（压缩）与剪切； D ．平面弯曲与扭转。
3.微元体应力状态如图示，其所对应的应力圆有如图示四种，正确的是（A ）。 4.两端铰支的圆截面压杆，长1m，直径50mm。其柔度为（C ）。 A.60； B.66.7； C.80； D.50。 5．梁的正应力公式是在“平面弯曲”前提下推导得到的，“平面弯曲”即（ D ）。 A.梁在平面力系作用下产生的弯曲； B. 梁的内力只有弯矩没有剪力的弯曲； C.梁的横截面变形后仍为平面的弯曲； D.梁的轴线弯曲变形后仍为（受力平面内）平面曲线的弯曲。 6、两根拉杆的材料、横截面积和受力均相同，而一杆的长度为另一杆长度的两倍。试比较它们的轴力、横截面上的正应力、轴向正应变和轴向变形。下面的答案哪个正确？（C ）。 A. 两杆的轴力、正应力、正应变和轴向变形都相同。 B．两杆的轴力、正应力相同，而长杆的正应变和轴向变形较短杆的大。 C．两杆的轴力、正应力和正应变都相同，而长杆的轴向变形较短杆的大。 D．两杆的轴力相同，而长杆的正应力、正应变和轴向变形都较短杆的大。 7、圆轴扭转时，若已知轴的直径为d,所受扭矩为T，试问轴内的最大剪应力τmax和最大正 应力σmax各为多大？（A ）。 A．τmax=16T/πd3，σmax=0 B．τmax=32T/πd3，σmax=0 C．τmax=16T/πd3，σmax=32T/πd3 D．τmax=16T/πd3，σmax=16T/πd3 8、梁受力如图所示，那么在最大弯曲正应力公式σmax=My max/I z中，y max为（ A ）。
一、低碳钢试件的拉伸图分为 、 、 、 四个阶段。(10分) 二、三角架受力如图所示。已知F =20kN,拉杆BC 采用Q235圆钢，［钢 ］=140MPa,压杆AB 采用横 截面为正方形的松木，[木 ]=10MPa ，试用强度条件选择拉杆BC 的直径d 和压杆AB 的横截面边长a 。 n ＝180 r/min ，材料的许用切应 四、试绘制图示外伸梁的剪力图和弯矩图，q 、a 均为已知。（15分） 五、图示为一外伸梁，l =2m ，荷载F =8kN ，材料的许用应力[]=150MPa ，试校核该梁的正应力强度。(15分) q a a 22 qa A B F C A B
六、单元体应力如图所示，试计算主应力，并求第四强度理论的相当应力。(10分) 七、图示矩形截面柱承受压力F 1=100kN 和F 2=45kN 的作用，F 2与轴线的偏心距e =200mm 。 b =180mm ， h =300mm 。求 max 和 min 。（15分） 八、图示圆杆直径d =100mm ，材料为Q235钢，E =200GPa ， p =100，试求压杆的临界力F cr 。(10 σx ＝100MPa τx ＝100MPa σy ＝100MPa l l l F A B D C 4F 100m m 100mm 60mm
分) 《材料力学》试卷（1）答案及评分标准 一、 弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩断裂阶段。 评分标准：各 2.5分。 二、 d =15mm; a =34mm ． 评分标准：轴力5分， d 结果5分，a 结果5分。 三、 =87.５ＭＰa, 强度足够． 评分标准：T 3分，公式4分，结果3分。 四、 评分标准：受力图、支座反力5分，剪力图5分，弯矩图5分。 五、max =155.8MPa ＞［］=100 MPa ，但没超过许用应力的5%，安全． 评分标准：弯矩5分，截面几何参数 3分，正应力公式5分，结果2分。 六、（1）１＝１４１.42 MPa ，＝０，３＝１４１.42 MPa ；（2）r 4=245 MPa 。 评分标准：主应力5分，相当应力5分。 七、max =０.64 MPa ，min =-6.04 MPa 。 评分标准：内力5分，公式6分，结果4分。 F cr d 3m 1..5qa F S 图 M 图 F S 图 — — + M 图 qa 2 qa 2／2