第二章 轴向拉伸和压缩
2.1 求图示杆11-、22-、及33-截面上的轴力。 解：11-截面，取右段如)(a 由0=∑x F ，得 01=N F
22-截面，取右段如)(b 由0=∑x F ，得 P F N -=2
33-截面，取右段如)(c
由0=∑x F ，得 03=N F
2.2 图示杆件截面为正方形，边长cm a 20=，杆长m l 4=，kN P 10=，比重
3/2m kN =γ。在考虑杆本身自重时，11-和22-截面上的轴力。
解：11-截面，取右段如)(a 由
0=∑x F ，得
kN la F N 08.04/21==γ
22-截面，取右段如)(b 由
0=∑x
F
，得
kN P la F N 24.104/32
2=+=γ
2.3 横截面为2
10cm 的钢杆如图所示，已知kN P 20=，kN Q 20=。试作轴力图并求
杆的总伸长及杆下端横截面上的正应力。GPa E 200=钢。 解：轴力图如图。 杆的总伸长：
m EA l F l N 5
9
102001.0102001.02000022
-?-=???-?==? 杆下端横截面上的正应力：
MPa A F N 201000
20000
-=-==
σ 2.4 两种材料组成的圆杆如图所示，已知直径mm d 40=，杆的总伸长cm l 21026.1-?=?。试求荷载P 及在P 作用下杆内的最大正应力。（GPa E 80=铜，GPa E 200=钢）。 解：由∑=?EA
l F l N ，得
)10
4010806
.0410********.04(
1026.16
296294---?????+?????=?ππP 解得： kN P 7.16=
杆内的最大正应力：
4
/4
/4/4
/
)(a )
(b )
(c 2N
1
N )
(a kN
kN
图
N
F cm cm
cm
MPa A F N 3.134016700
42
=??==
πσ 2.5 在作轴向压缩试验时，在试件的某处分别安装两个杆件变形仪，其放大倍数各为
1200=A k ，1000=B k ，标距长为cm s 20=，受压后变形仪的读数增量为mm n A 36-=?，
mm n B 10=?，试求此材料的横向变形系数ν（即泊松比）
。 解：纵向应变： 0015.01200
2036-=?-=?=A A A sk n
ε
横向应变： 0005.01000
2010
=?=?=B B B sk n ε
泊松比为： 3
1
=-=A B εεν
2.6 图示结构中AB 梁的变形和重量可忽略不计，杆1为钢质圆杆，直径mm d 201=，
GPa E 2001=，杆2为铜质圆杆，直径mm d 252=，GPa E 1002=，试问：
⑴荷载P 加在何处，才能使加力后刚梁AB 仍保持水平？ ⑵若此时kN P 30=，则两杆内正应力各为多少？ 解： 2/1Px F N =。2/)2(2x P F N -=
⑴要使刚梁AB 持水平，则杆1和杆2的伸长量相等，有
2
225
1004
1)2(2020045.1????-=????ππx P Px 解得：m x 9209.0=
⑵ MPa d Px A F N 442029209
.03000042/4/2
2111=????=
==ππσ
MPa d x P A F N 3325
20791
.13000042/)2(4/2
2222=????=-==ππσ 2.7 横截面为圆形的钢杆受轴向拉力kN P 100=，若杆的相对伸长不能超过2000
1，应力
不得超过MPa 120，试求圆杆的直径。GPa E 200=钢 解：由强度条件][σ≤A
P
得 mm P d 6.3210
120100000
4][46
=???=≥
πσπ 由刚度条件EA
P l
l =?得
mm E l Pl d 7.3510
2002000
100000449
=????=?≥
ππ. 则圆杆的直径mm d 36=。
2.8 由两种材料组成的变截面杆如图所示。AB 、BC 的横截面面积分别为220cm A AB =和210cm A BC =。若P Q 2=，钢的许用应力MPa 160][1=σ，铜的许用应力MPa 120][2=σ，试求其许用荷载][P 。 解：由钢的强度条件][σ≤A
P 得
kN A P 1201201000][111=?=≤σ 由铜的强度条件][2σ≤A
P 得
kN A P 1602/16020002/][222=?=≤σ 故许用荷载kN P 120][=
2.9 结构如图所示，水平梁CD 的刚度很大，可忽略其变形，AB 为一钢杆（GPa E 200=钢），直径cm d 3=，m a 1=，试问：
⑴若在AB 杆上装有杠杆变形仪，加力后其读数增量为14.3格（每格代表mm 1000
1
）
，杠杆仪标距cm s 2=，试问P 为多少？
⑵若AB 杆材料的许用应力MPa 160][=σ，试求结构的许用荷载P 及此时D 点的位移。
解：⑴AB 杆的内力为：P F N 2=
AB 杆的应变为：
41015.720
10003.14-?=?=ε
则 kN EA P 5.501015.72
4302002/42
=?????
==-πε
⑵ kN A P 55.561602
4302/][2
=???=
≤πσ
AB 杆的应变为： 4108-?==
E
σ
ε
AB 杆的变形为： m l l 4108-?==?ε D 点的位移为： m l l D 3106.122-?==?=?ε
第三章 扭转
3.1 图示圆轴的直径mm d 100=，cm l 50=，m kN M ?=71，m kN M ?=52，
GPa G 82=， ⑴试作轴的扭矩图；
⑵求轴的最大切应力；
⑶求C 截面对A 截面的相对扭转角AC ?。 解：⑴扭矩图如图。
⑵轴的最大切应力 MPa W T n
BC 5.2510
5000163
max =??==πτ ⑶C 截面对A 截面的相对扭转角AC ?
rad GI l T GI l T p
BC p
AB AC 34
1086.110
8200032501000)52(-?-=?????-=+=π?
3.2 已知变截面圆轴上的m kN M ?=181，m kN M ?=122。试求轴的最大切应力和最大相对扭转角。GPa G 80=
解：MPa W T n
BC BC 9.4885
12000163
=??==πτ
MPa W T n AB AB 2.3625
.730000
163=??==
πτ MPa BC 9.488max ==ττ
m rad GI T p BC BC
/244.05
80012000
324
=???=='π? m rad GI T p AB AB /121.05
.780030000324
=???=='π? m rad BC /244.0max
='='?? 3.3 图示钢圆轴（GPa G 80=）所受扭矩分别为m kN M ?=801，m kN M ?=1202，及
m kN M ?=403。已知：cm L 301= ，cm L 702=，材料的许用切应力MPa 50][=τ，许用
单位长度扭转角m /25.0][ ='?。求轴的直径。 解：按强度条件][max max ττ≤=n
W T 计算
mm T d 20110
508000016]
[1636
3=???=≥πτπ
按强度条件][max max ??'≤='p
GI T 计算
mm G T d 8.21925
.010801808000032][3249
24max =?????='≥π?π 故，轴的直径取mm d 220≥
3.4 实心轴和空心轴通过牙嵌离合器连在一起，已知轴的转速min /100r n =，传递功率
kW P 35.7=，MPa 20][=τ。
试选择实心轴的直径1d 和内外径比值为21
的空心轴的外径2D 。 解：求扭矩： m N n
P T ?=?==925.701100
35.795509550
m
kN ?2m
kN ?30m
kN ?40
mm T d 3.5610
20925
.70116][1636
3
1=???=≥πτπ mm T D 6.5715
102016925.70116)1]([16363
4=?????=-≥πατπ 故，实心轴的直径mm d 3.561≥，空心轴的外径mm D 6.57≥，内径mm d 8.28≥
3.5 今欲以一内外径比值为6.0的空心轴来代替一直径为cm 40的实心轴，在两轴的许用切应力相等和材料相同的条件下，试确定空心轴的外径，并比较两轴的重量。 解：要使两轴的工作应力相等，有实空W W =，即
3
436.01实
空）（d d =- cm d d 9.416
.011
34
=-=实空 两轴的重量比
7024.0406.019.416.012
2
2222=-=-==）（）（实空实空实空d d A A G G 3.6 图示传动轴的转速为min /200r ，从主动轮2上传来的功率是kW 8.58，由从动轮1、3、4和5分别输出kW 4.18、kW 11、kW 05.22和kW 35.7。已知材料的许用切应力
MPa 20][=τ，单位长度扭转角m /5.0][ =θ，切变模量GPa G 82=。试按强度和刚度条
件选择轴的直径。 解：求扭矩：
m N n P T ?=?==89.105220005.22955095504
m N n P T ?=?==6.8782004.189********， m N n P T ?=?==7.2807200
8
.58955095502
m N n P T ?=?==25.525200
11
955095503， m N n P T ?=?
==96.35020035.7955095505 最大扭矩m N T ?=1.1929max 按强度条件][max
max ττ≤=n
W T 计算： mm T d 9.7810
201.192916][1636
3
=???=≥πτπ 按刚度条件][max ?'≤p
GI T 计算： mm G T d 4.725
.010821801.192932][3249
24max =?????='≥π?π
故，轴的直径取mm d 9.78≥
3.7 图示某钢板轧机传动简图，传动轴直径mm d 320=，今用试验方法测得 45方向的
MPa 89max =σ，问传动轴承受的转矩M 是多少？
解：由τσ=max ，则
m kN d W M n ?=??=
=
=6.57216
89
3216
33
πτπτ
3.8 空心轴外径mm D 120=，内径mm d 60=，受外力偶矩如图。m kN M M ?==521，
m kN M ?=163，m kN M ?=64。已知材料的GPa G 80=，许用切应力MPa 40][=τ，许用单位长度扭转角m /2.0][ =θ。试校核此轴。 解：最大扭矩m kN T ?=10max 校核强度条件：
MPa MPa W T n 40][44.3115
1210000
16163
max max =≤=????==
τπτ 校核刚度条件：
m m GI T p /2.0][/375.015
12800180
1000016324
2max max
o o ='>=??????=='?π? 故，轴的强度满足，但刚度条件不满足。
3.9 传动轴长mm L 510=，其直径mm D 50=，当将此轴的一段钻空成内径mm d 251=的内腔，而余下的一段钻成mm d 382=的内腔。设切应力不超过MPa 70。试求：
⑴此轴所能承受的扭转力偶M 的许可值；
⑵若要求两段轴长度内的扭转角相等，则两段的长度各为多少？ 解：⑴此轴能承受的扭转力偶M m N D W M ?=?-=
≤9.11447016
)
76.01(][43min πτ
⑵要使两段轴长度内的扭转角相等，即
221!p p GI Tl GI Tl = 即41.176
.015.0144
2121=--==p p I I l l 故，mm L 4.29851041.241.11=?=
，mm L 6.21151041
.21
2=?= 3.10 直径mm d 20=的实心轴，在轴的两端承受扭转力偶M 作用，在轴的表面某点A ，
用变形仪测得与轴线成 45-方向的线应变为3105.0-?=ε。已知：
3.0=ν，GPa E 200=。试求此时圆轴所承受扭转力偶M 。 解：由广义胡克定律有 121)(1ενσσ=-E
有 MPa E 923.763
.015.020011=+?=+==ν
εστ
m kN d W M n ?=??=
=
=83.12016
923
.762016
33
πτπτ
3.11 等截面传动轴，主动轮输入力矩m kN M ?=9.41，从动轮输出力矩分别为
m kN M ?=1.22，m kN M ?=8.23，已知材料的GPa G 80=，许用切应力MPa 70][=τ，许用
单位长度扭转角m /1][ =θ。
⑴试设计轴的直径；
⑵按经济的观点各轮应如何安排更为合理？为什么？ 解：⑴设计轴的直径：最大扭矩m kN T ?=9.4max 按强度条件][max
max ττ≤=n
W T 计算： mm T d 9.7010
704900
16][1636
3
=???=≥πτπ 按刚度条件][max ?'≤p
GI T 计算： mm G T d 3.7711080180490032][3249
24max =?????='≥π?π 故，轴的直径取mm d 3.77≥
⑵将主动轮与从动轮2对换，这样可以降低最大弯矩值，从而减少材料消耗，而降低成本。
附录I 截面的几何性质
Ⅰ.1、试求图示图形对y 轴的静矩y S ，并求形心坐标C z 。 解：dz z b dA )(=；222)(z R z b -=
3
2
2
2
2
2
23
2
)(2R z R d z R dz
z R z zdA
S R
R
A
y =---=-==?
??
π
π342/3/323
R
R R A
S z y C ==
=
Ⅰ.2 试求图示图形的形心坐标C y 和C z 。 解：（a ）选择原来坐标
mm A A z A z A z C
C C 20100
2006010002002
22
2
2
12211-=?-???-??=++=
ππππ
3
)
(a
（b ）建立坐标如图
m m
A A z A z A z C
C
C 55.4830
1001602015
3010080160202
12211=?+???+??=
++=m m
A A y A y A y C
C C 3930
1001602070
3010010160202
12211=?+???+??=
++=
Ⅰ.3、试求图示图形的y I 、 z I 和yz I 。 解：3302
4
1
bh dz z h b dA z I h
A y ===?? 同理：
320
212
1
)(hb dy y h y b h dA y I b
A
z =-==?
? 220
8
1
h b zdydz y zydA I h
z h b
A
yz ===?
?
?
Ⅰ.4、试求图示图形对形心轴的C y I 和 C z I 。 解：（a ）建立如图坐标
mm
A A A z A z A z A z C C C C 7.5580
2401804022
)130(18040321332211-=?+???-??=++++=
4
2
3233
212864.188187.558024080240121
])7.55130(1804018040121[2cm I I I I yC yC yC yC =??+??+-??+??=++=4
3233
21238088024012
1]1001804018040121[2cm I I I I zC zC zC zC =??+??+??=++=
（b ）建立如图坐标
mm A A A z A z A z A z C C C C 68.18200
1006036016080130
60360)140(16080321332211=?+?+???+-??=++++=
42323233
216246.11686)68.18130(360606036012
1
68.18100200200100121
68.1581608080160121cm I I I I yC yC yC yC =-??+??+??+??+??+??=++=
)
(b
4
3333
2133.277258016012110020012160360121cm I I I I zC zC zC zC =??+??+??=++= （c ）建立坐标如图
mm A A z A z A z C C C 3.2520
10060)
20(100602
212211-=?-?-??=++=
π 4
224232
1424)3.25204064
(
3.51006010060121
cm I I I yC yC yC =??+?-??+??=+=ππ
4
432
11672064
10060121cm I I I zC zC zC =?-??=
+=π
第四章 弯曲应力
4.1、作图示结构的弯矩图和剪力图，并求最大弯矩max M 和最大剪力max ,Q F 。（内力方程法）
P F Q =max ；Pa M 2max = qa F Q 611
max =
； 2m a x 36
49qa M =
2
M
Q
F
Q
F M
qa F Q =max ；2max 25qa M =
qa F Q 43
max =；2max 4
3qa M =
qL F Q =max ；2max qL M = qa F Q 45
max =
； 2m a x 4
3qa M =
qa F Q =max ；2max qa M = qa F Q 611
max = ；2max 72
121qa M =
4.2、作图示结构的弯矩图和剪力图，并求最大弯矩max M 和最大剪力max S F 。（简易方法）
2
q
qa
2
M
2
Q
F
Q
F
M
4
4
/32qa Q
F 2
qL
M
Q
F M
4
qa
Q
F M
Q
F M
6
/72
/
qa F Q 3max =；2max 5qa M = qa F Q 21
max =
；2max 8
5qa M =
qa F Q 611max =
；2max qa M = qa F Q 611
max = ；2max 72
121qa M =
qa q
q
Q
F M
2
/qa
8
/5qa qa
Q
F M
Q
F M
P
Q
qa
Q
M
qa F Q =max ；2max qa M = qa F Q =max ； 2
m a x 4
3qa M =
qa F Q 65max =
；2max 6
5qa M = qa F Q 45
max =；2max qa M =
qa F Q =max ；2max qa M = qa F S =max ；2max qa M =
4.3、截面为24o N 工字型的梁，受力如图所示。 ⑴ 试求梁的最大正应力和最大切应力； ⑵ 绘出危险截面上正应力及切应力的分布图。
6
/qa
Q
M
Q
M
Q
2
/qa
解：⑴、作内力图如右。
m kN M ?=2.67max kN F S 168max =
z
W M
max max
=σ MPa 168400
67200
==
b
I S F z z S max max
=τ
MPa 35.8210
204168000
=?=
⑵、危险截面在D 的左侧。应力分布如图。
4.4、外径为cm 25，壁厚为mm 5的铸铁管简支梁，跨度为m 12，铸铁的容重
31/8.7cm g =γ。若管内装满水（容重32/1cm g =γ）。试求管内的最大正应力。
解：原结构化为满均布力作用的简支梁。其集度为：
m
N q /7378
.9]1244
8.7)2425(4[222=??+?-=π
π m N M ?=??=132********
1
2max
34
3
231))25
24(
1(32
cm D W z =-=
π MPa W M z 4.57231
13266
max max ===
σ 4.5、图示一铸铁梁。若MPa t 30][=σ，MPa c 60][=σ，试校核此梁的强度。 解：弯矩图如图。
m kN M ?=-4max
m kN M
?=+
5.2max
由比较可知B 截面由拉应力控制， 而最大C 截面也由拉应力控制。
3
400cm W z
=cm
S I z z 4.20/=
cm
4
763cm I z =
S F
M
分布图
MPa I y M z Bt B B 3.27763
100524max ,=??==σ
][8.28763
100885.2max
,t z Ct C C MPa I y M σσ<=??==
因此该梁的强度不足。
4.6、吊车主梁如图所示。跨度m l 8=，试问当小车运行到什么位置时，梁内的弯矩最大，并求许用起重荷载。已知MPa 100][=σ。 解：)8
5.7(81x P F -=，)15.0(82x P
F +=
x x P
x M )85.7(8)(1-=
15.02)3.0)(85.7(8)(2?-+-=P
x x P x M
令
0)(1=dx x dM 或0)
(2=dx
x dM ； 得 mm x 3775=或mm x 3925= 故 )(856.0)2(162max m N P a l l
P
M ?=-=
由强度条件
10010
579856.06
max max ≤?==
-P
W M z σ 得： kN P 88.3=
4.7、若梁的MPa 160][=σ，试分别选择矩形（2=b h ）、圆形、及管形（2=d
D
）三种截面，并比较其经济性。 解：弯矩图如图。
m kN M ?=25.6max 由强度条件][max max
σσ≤=z
W M
： 矩形： 332
b W z =，得 mm M b 8.38]
[233max =≥σ；
mm h 6.77=
园形： 332
d W z π
=
，得 mm M d 6.73]
[323
max
=≥σπ；
管形： )1(32
43απ
-=
D W z ，得 mm M D 2.75]
)[1(323
4max
=-≥σαπ；
cm h 30=3
597cm W z =4
8950cm I z =1
M
m
kN ?5m
kN ?25.6m
kN ?25.1
三面积之比： 3331:4254:3010=管形圆形矩形：：A A A 矩形最优，管形次之，圆形最差。
4.8、圆截面为mm d 401=的钢梁AB 。B 点由圆钢杆BC 支承，已知mm d 202=。梁及杆的MPa 160][=σ，试求许用均布荷载q 。
解：1、约束力 q F Ay 43=； q F N 4
9
=
2、作AB 梁的内力图
3、强度计算 AB 梁：][32
/2/31max max
σπσ≤==d q W M z 得： m kN d
q /01.2][16
3
1
=≤
σπ
BC 杆：][4
/4
/9222σπσ≤==
d q A F N 得： m kN d q /34.22][9
2
2=≤
σπ
故取m kN q /01.2=
4.9、若MPa 160][=σ，MPa 100][=τ，试确定图示梁空心截面壁的厚度t （各边厚度相等）。
解：作内力图
)4141810(3
1
12)
2)(2(12432233
3
t bt t b t b t h t b bh I z -+-=---=
2
/)452(2
)2/)(2(2)2/(2232
2*
max
,t b bt t t h t b h b S z +-=---
= 由][2
max max σσ≤=h
I M z 得： 由][2*
max
,max ,max ττ≤?=t
I S F z z Q
得：
M
Q
F q
4/5q 4
/3q 32
/9q 2
/q kN
7.26kN
7.56kN
150Q
F M
m
kN ?25
4.10、简支梁如图，试求梁的最底层纤维的总伸长。
解：22
2x q
x ql M x -= （)0l x ≤≤
底层纤维的应力 2
2
)
(3bh
x lx q W M z x x -==
σ 底层纤维处于单向应力状态
22)(3Ebh x lx q E x
x -==σε； 23
022
2)(3Ebh
ql dx Ebh x lx q l l =-=?? 4.11、矩形截面简支梁由圆柱形木材刨成。已知kN P 5=，m a 5.1=，MPa 10][=σ ，试确定此矩形截面b
h
的比值（使其截面的抗弯截面系数具有最大值）及所需木柱的最小直径d 。
解： )(6
1
6322b bd bh W z -== 由
0=??b W z ；得 3
d
b =；d h 3
2= 由 ][3
2362max max σσ≤?==
d d Pa
W M z
mm Pa
d 227]
[39=≥
σ，取mm d 230= 4.12、悬臂梁受力如图a ，若假想沿中性层把梁分开成上下两部分：
⑴试求中性层截面上切应力沿x 轴的变化规律；（参考图b ） ⑵试说明梁被截下部分的τ由什么力来平衡。
解：（1）、qx x F Q =)(； （)0l x ≤≤ 对于矩形截面梁，中性层的切应力 bh qx
A F Q
x 2323max
,==τ 被截下部分的τ由固定端的正应力σ来平衡
4.13、用钢板加固的木梁如图，若木梁与钢板之间不能相互滑动，钢的GPa E 2101=，
q
q
)
(b
)(a M
Pa
木的GPa E 102=，试求木材及钢板中的最大工作正应力。 解：变形几何关系：ρ
εy
=
物理关系：ρ
σy
E 1
1=，ρ
σy
E 2
2=
将钢板宽度变换为：mm b E E b 21001
2
==' m kN M ?=5.7max mm A
y A y i
i
i C 702100
52001005
.221005105200100=?+???+??=
=∑∑
4223
22
31139)5.270(12
)70105(12cm h b h b bh bh I z =-'+'+-+= MPa y I M z 28.71max
max ==
木σ MPa E E
y I M z 3.791
22max max =?=
钢σ 4.14、图示铸铁梁，若cm h 10=，cm t 5.2=。欲使得最大拉应力与最大压应力之比为3
1
，试确定尺寸b 应是多少？
解：3
1
max,max,==c t c t y y σσ
得：cm h y c 5.74
3
== 由5.75
.7)5.2(1075
.35.7)5.2(510=?--??--??=
=
∑∑b b b b A
y A y i
i
i c
解得：cm b 5.22=
t
C
材料力学基础测试题（1至6章） 一、判断题：（对“√”，错“X ”各1分共10分） 1、E 的大小与杆的材料和长度无关。（X ） 2、求超静定问题时要由几何关系和物理关系建立补充方程。（√） 3、胡克定理的适用条件是 ρσσ≤对吗？（√ ） 4、提高梁的强度主要是改变L 和E 。（ X ） 5、一般细长梁弯曲正应力强度满足则剪应力强度必满足。（√） 6、图示结构为2次超静定桁架。（ X ） 7、图示直梁在截面C 承受 e M 作用。则截面C 转角不为零，挠度为零。（√） 8、等直传动轴如图所示，轮B 和轮D 为主动轮，轮A ，轮C 和轮E 为从动轮。若主动轮B 和D 上的输入功率相等，从动轮A ,C 和E 上的输出功率也相等，如只考虑扭转变形而不考虑弯曲变形，危险截面的位置在AB 区间和DE 区间。（√） 9、等截面直杆受轴向拉力F 作用发生拉伸变形。已知横截面面积为A 的正应力的结果为A F ，A F 2问正确否？（√） 10、低碳钢拉伸试验进入屈服阶段以后，只发生线弹性变形。 （X ） 二、填空题（每空1分，共12分。） 1、 表示塑性材料的强度极限应力是______； 2、表示脆性材料的强度极限应力是_______。 3、剪切应力互等定理是： 。 4、用积分法求图示梁的挠曲线时，确定积分常数使用的边界条件是________________；使用的连续条件是___________________。 7、已知图（a ）梁B 端挠度为 q 4 l / (8 E I ) ，转角为 q 3 l /（6 E I ），则图（b ）梁C 截面的转角为 。 8、当L/h ＞ 的梁为细长梁。 三、选择题：（各2分，共28分） 1、任意截面形状的等直梁在弹性纯弯曲条件下，中性轴的位置问题有四种答案： (A) 等分横截面积； (B) 通过横截面的形心； (C) 通过横截面的弯心； (D) 由横截面上拉力对中性轴的力矩等于压力对该轴的力矩的条件确定。 正确答案是 B 。 2、一梁拟用图示两种方法搁置，则两种情况下的最大正应力之比 max a max b ()()σσ为： C
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)
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。
2 0 1 0 — 2 0 1 1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。 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。 B 30、10、20； _ 1 D 3、10、20 4、建立平面弯曲正应力公式 a=My /，需要考虑的关系有（） 6、图示交变应力的循环特征 r 、平均应力Cm 、应力幅 度二a 分别为（） A -10、20、10； _ 1 C 3、20、10； （应力单位为肿心
7、 一点的应力状态如下图所示，则其主应力 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 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 、El 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） -1 、二 2、二 3分别为（） 30 MPa D 、5
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；
课程名称:《材料力学》 一、判断题(共266小题） 材料力学主要研究杆件受力后变形与破坏的规律。（ A ） 2、内力只能是力。（ B ） 3、若物体各点均无位移，则该物体必定无变形。（ A ） 4、截面法是分析应力的基本方法。（ B ） 5、构件抵抗破坏的能力，称为刚度。（ B ） 6、构件抵抗变形的能力，称为强度。( B ) 7、构件在原有几何形状下保持平衡的能力，称为构件的稳定性。（ A ） 8、连续性假设，是对变形固体所作的基本假设之一。（ A ） 9、材料沿不同方向呈现不同的力学性能，这一性质称为各向同性。（ B ） 10、材料力学只研究处于完全弹性变形的构件。（ A ） 11、长度远大于横向尺寸的构件，称为杆件。（ A ） 12、研究构件的内力，通常采用实验法。（ B ） 13、求内力的方法，可以归纳为“截-取-代-平”四个字。 （ A ） 14、1MPa=109Pa=1KN/mm2。（ B ） 15、轴向拉压时 45o斜截面上切应力为最大，其值为横截面上正应力的一半（ A ） 16、杆件在拉伸时，纵向缩短，ε<0。（ B ） 17、杆件在压缩时，纵向缩短，ε<0；横向增大，ε'>0。（ A ） 18、σb是衡量材料强度的重要指标。（ A） 19、δ=7%的材料是塑性材料。（ A ） 20、塑性材料的极限应力为其屈服点应力。（ A ）21、“许用应力”为允许达到的最大工作应力。（ A ） 22、“静不定系统”中一定存在“多余约束力”。（ A ） 23、用脆性材料制成的杆件，应考虑“应力集中”的影响。 （ A ） 24、进行挤压计算时，圆柱面挤压面面积取为实际接触面的正投影面面积。（ A ） 25、冲床冲剪工件，属于利用“剪切破坏”问题。（ A ） 26、同一件上有两个剪切面的剪切称为单剪切。（ B ） 27、等直圆轴扭转时，横截面上只存在切应力。（ A ） 28、圆轴扭转时，最大切应力发生在截面中心处。（ B ） 29、在截面面积相等的条件下，空心圆轴的抗扭能力比实心圆轴大。（ A ） 30、使杆件产生轴向拉压变形的外力必须是一对沿杆件轴线的集中力。（ B ） 31、轴力越大，杆件越容易被拉断，因此轴力的大小可以用来判断杆件的强度。（ B ） 32、内力是指物体受力后其内部产生的附加相互作用力。 （ A ） 33、同一截面上，σ必定大小相等，方向相同。（ B ） 34、杆件某个横截面上，若轴力不为零，则各点的正应力均不为零。（ B ） 35、δ、值越大，说明材料的塑性越大。（ A ） 36、研究杆件的应力与变形时，力可按力线平移定理进行移动。（ B ） 37、杆件伸长后，横向会缩短，这是因为杆有横向应力存在。 （ B ） 38、线应变的单位是长度。（ B ） 第１页
《材料力学》考试题集 一、单选题 1.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有关 (C)与二者都有关 (D)与二者都无关 2.一直拉杆如图所示，在P力作用下。 (A) 横截面a上的轴力最大(B) 横截面b上的轴力最大 (C) 横截面c上的轴力最大(D) 三个截面上的轴力一样大 3.在杆件的某一截面上，各点的剪应力。 (A)大小一定相等(B)方向一定平行 (C)均作用在同一平面内(D)—定为零 4.在下列杆件中，图所示杆是轴向拉伸杆。 (A) (C) (D) 5.图示拉杆承受轴向拉力P的作用，斜截面m-m的面积为A，则σ=P/A为。 (A)横截面上的正应力(B)斜截面上的剪应力 (C)斜截面上的正应力(D)斜截面上的应力 P
6.解除外力后，消失的变形和遗留的变形 。 (A)分别称为弹性变形、塑性变形(B)通称为塑性变形 (C)分别称为塑性变形、弹性变形(D)通称为弹性变形 7.一圆截面轴向拉、压杆若其直径增加—倍，则抗拉。 (A)强度和刚度分别是原来的2倍、4倍(B)强度和刚度分别是原来的4倍、2倍 (C)强度和刚度均是原来的2倍(D)强度和刚度均是原来的4倍 8.图中接头处的挤压面积等于。 (A)ab (B)cb (C)lb (D)lc 9.微单元体的受力状态如下图所示，已知上下两面的剪应力为τ则左右侧面上的剪应力为。 (A)τ/2 (B)τ(C)2τ(D)0 10.下图是矩形截面，则m—m线以上部分和以下部分对形心轴的两个静矩的。 (A)绝对值相等，正负号相同(B)绝对值相等，正负号不同 (C)绝对值不等，正负号相同(D)绝对值不等，正负号不同 11.平面弯曲变形的特征是。 (A)弯曲时横截面仍保持为平面(B)弯曲载荷均作用在同—平面内； (C)弯曲变形后的轴线是一条平面曲线 (D)弯曲变形后的轴线与载荷作用面同在—个平面内 12.图示悬臂梁的AC段上，各个截面上的。 P
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。 （ × ）
《材料力学》试卷A （考试时间:9０分钟; 考试形式: 闭卷） (注意:请将答案填写在答题专用纸上,并注明题号。答案填写在试卷与草稿纸上无效）一、单项选择题（在每小题得四个备选答案中,选出一个正确答案，并将正确答案得序号填 在题干得括号内。每小题2分,共２０分) 1.轴得扭转剪应力公式＝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.用同一材料制成得实心圆轴与空心圆轴,若长度与横截面面积均相同,则抗扭刚度较大得就是哪个?( ) 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得高度增加一倍、宽度减小一半时,从正应力强度考虑,该梁得承载能力得变化为( ) 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得挠度为() A、B、C、Ｄ、 ５.图示微元体得最大剪应力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得强度时,所采用得强 度条件为( ) A、≤［σ] B、≤［σ］ C、≤[σ］ D、≤[σ］ 7.图示四根压杆得材料、截面均相同,它们 在纸面内失稳得先后次序为( ） A、(ａ),(b）,（c),(d） B、(d),（a),(b),(c) Ｃ、(ｃ),(ｄ)，(a),（ｂ) Ｄ、（b)，（ｃ)，(d),(a） ８.图示杆件得拉压刚度为EA，在图示外 力作用下 其变形能U得下列表达式哪个就是正
确得?( ) A、Ｕ= B、U＝ C、Ｕ= D、U= 9.图示两梁抗弯刚度相同,弹簧得刚度系数也相同,则两梁中最大动应力得关系为（） 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，为了简化对问题得研究, 特对变形固体作出如下三个假设：____＿__,______＿,＿＿__＿__。 2.图示材料与长度相同而横截面面积不同得两杆,设材料得重度为γ，则在杆件自重得作用下,两杆在ｘ截面处得应力分别为σ（1)=＿＿_＿___，σ(2)=_____＿_。 ３．图示销钉受轴向拉力P作用,尺寸如图,则销钉内得剪应力τ＝__＿____,支承面得挤压应力σbs=_＿__＿__。 4.图示为一受扭圆轴得横截面。已知横截面上得最大剪应力τmａx=4０ＭPa,则横截面上A点得剪应力τＡ=______＿。 5.阶梯形轴得尺寸及受力如图所示，其AB段得最大剪应力τｍaｘ１与BC段得最大剪应力τ ?之比=_＿___＿＿。 max2 6.图示正方形截面简支梁，若载荷不变而将截面边长增加一倍,则其最大弯曲正应力为原来得____＿＿_倍,最大弯曲剪应力为原来得_＿＿__＿_倍。
材料力学-模拟试题 平行于截面 B 、垂直于截面 C 、可以与截面任意夹角 D 、与截面无关 半，贝y C 点的转角为（ 0.125 e 0.5 e 2e 4.危险截面是（）所在的截面。 线位移 B 、转角C 、线应变 D 、角应变 （T S 表示 B b 表示 C P 表示D 、^ 0.2 表示 应力在比例极限内 应力在屈服极限内 外力合力作用线必须沿着杆的轴线 杆件必须为矩形截面杆 9. 下列截面中，弯曲中心与其形心重合者是（） A Z 字形型钢 B 、槽钢 C 、T 字形型钢 D 、等边角钢 10. 如图所示简支梁，已知 C 点转角为e 。在其它条件不变的情况下，若将杆长增加一倍, 则C 点的转角为（） C 8 e D 、16 e 、单项选择题 1. 截面上的全应力的方向（ ） 2. 脆性材料的延伸率（ 小于5% B 、小于等于 5% C 、大于5% D 、大于等于 5% 3. 如图所示简支梁，已知 C 点转角为e 。在其它条件不变的情况下，若将荷载 F 减小 A 、最大面积 B 、最小面积 C 、最大应力 D 、最大内力 5. 图示单元体应力状态, x 方向的线应变 ￡ x 可表示为（） 6. 1( y ) 1( x ) CT x 描述构件上一截面变形前后的夹角叫（ 7. 塑性材料的名义屈服应力使用（ 8. 拉（压）杆应力公式 F % 的应用条件是（） C C
、填空题 1.用主应力表示的第四强度理论的相当应力是 2.已知自由落体冲击问题的动荷系数K d I对应静载荷问题的最大位移为^ jmax，则冲击问题 的最大位移可以表示为 3.图示木榫联接。横截面为正方形I边长为a I联接处长度为的名 义切应力等于2t o则木榫联接处受剪切面 O 4.主平面上的切应力等于O 5.功的互等定理的O 6.自由落体冲击问题的动荷系数为2t K 空其中 7.交变应力循环特征值r等于 8.变截面梁的主要优点是 hrrSnnrt h表示 。等强度梁的条件是 9. 一受拉弯组合变形的圆截面钢轴，若用第三强度理论设计的直径 为 d3，用第四强度理论设计的直径为d4 I则d3_d4 o 10.若材料服从胡克定律，且物体的变形满足小变形，则该物体的变形能与载荷之间呈现 关 系。 三、计算题 1.水轮机主轴输出功率P = 37500 kW 转速n = 150 r/min，叶轮和主轴共重W= 300 kN , 轴向推力F = 5000 kN I主轴内外径分别为d =350 mm, D = 750 mm , [ ] = 100 MPa , 按第四强度理论校核主轴的强度。（12分） 2.图示托架I F = 20 kN I CD杆为刚杆I AB为圆管I外径D = 料为Q235 钢I 弹性模量E = 200 GPa , a =304MPa b=1.118MPa 杆的规定稳定安全因数[n st ] = 2。试校核此托架是否安全。 径d = 40 mm I =105，入S=61.4 I 材 AB 3.图示桁架各杆抗拉压刚度EA相等，试求各杆的内力。 Z 受力已知C 4.图示皮带轮传动轴尺寸 （12 分）A 5.图示外径D= 100 mm内径d 此时钢管两端不受力。已知s= 306 MPa I p= 200 MPa ‘ 失稳。（10分）管 6.求图示简支梁的剪力图和弯矩监 W 轴的直径 试 D kN A B 4kN 400 1.5 ivipa，按 （8 分 d o I安装后钢管两端固定I K-1I弹性模量E = 210 GPa 温度升高多少度时钢管将 10 F
一、填空题 1．标距为100mm的标准试件，直径为10mm，拉断后测得伸长后的标距为123mm，缩颈处的最小直径为6.4mm，则该材料的伸长率δ=23%，断面收缩率ψ=59.04%。 2、构件在工作时所允许产生的最大应力叫许用应力σ，极限应力与许用应力的比叫安全系数n。 3、一般来说，脆性材料通常情况下以断裂的形式破坏，宜采用第一二强度理论。塑性材料在通常情况下 以流动的形式破坏，宜采用第三四强度理论。 4、图示销钉的切应力τ=（P πdh ），挤压应力σbs=（ 4P π(D2-d2) ） （4题图）（5题图） 5、某点的应力状态如图，则主应力为σ1=30Mpa，σ2=0，σ3=-30Mpa。 6、杆件变形的基本形式有拉伸或压缩、剪切、扭转和弯曲四种。 7、低碳钢在拉伸过程中的变形可分为弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部变形阶段四个阶段。 8、当切应力不超过材料的剪切比例极限时，切应变γ和切应力τ成正比。 9、工程实际中常见的交变应力的两种类型为对称循环，脉动循环。 10、变形固体的基本假设是：连续性假设；均匀性假设；各向同性假设。 11、低碳钢拉伸时大致分为以下几个阶段：弹性；屈服；强化；缩颈。 12、通常计算组合变形构件应力和变形的过程是：先分别计算每种基本变形各自引起的应力和变形，然后再叠加。这样做的前提条件是构件必须为线弹性、小变形杆件。 13、剪切胡克定律的表达形式为τ=Gγ。 14、通常以伸长率 <5%作为定义脆性材料的界限。 15、提高梁弯曲刚度的措施主要有提高抗弯刚度EI、减少梁的跨度、改善梁的载荷作用方式。 16、材料的破坏按其物理本质可分为屈服和断裂两类。 二、选择题 1、一水平折杆受力如图所示，则AB杆的变形为（D）。 （A）偏心拉伸；（B）纵横弯曲；（C）弯扭组合；（D）拉弯组合。 2、铸铁试件试件受外力矩Me作用，下图所示破坏情况有三种，正确的破坏形式是（A） 3、任意图形的面积为A，Z0轴通过形心O，Z1轴与Z0轴平行，并相距a，已知图形对Z1轴的惯性矩I1，则 对Z0轴的惯性矩I Z0为：（B）
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材料力学题库及答案 【篇一：很经典的几套材料力学试题及答案】 若真不及格，努力下次过。 命题负责人：教研室主任： 【篇二：大学期末考试材料力学试题及答案】 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） f 1．应用拉压正应力公式??n的条件是（）。
aa、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。 (a)(b) 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（）。axmax 为 a、1/4； b、1/16； c、1/64；d (a) (b) 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（b） 6、对钢制圆轴作扭转校核时，发现强度和刚度均比规定的要求低了20%，若安全因数不变，改用屈服极限提高了30%的钢材，则圆轴的（c ）a、强度、刚度均足够；b、强度不够，刚度足够；c、强度足够，刚度不够；d、强度、刚度均不够。 7、图示拉杆的外表面上有一斜线，当拉杆变形时，斜线将d。a：平动；b：转动c：不动；d：平动加转动 8、按照第三强度理论，比较图中两个应力状态的相的是（a ）。（图中应力单位为mpa）a、两者相同；b、（a）大；b、c、（b）大； d、无法判断一、判断：
．应力在屈服极限内
7.用积分法求图示梁的挠曲线方程时，确定积分常数的四个条件，除0ω=A ,0θ=A 之外， 另外两个条件是（ ）。 A.,ωωθθ+-+-==c c c c B.,0ωωω+-==c c B C.0,0ωω==c B D.0,0ωθ==c B 8.建立平面弯曲正应力公式 z I My =σ,需要考虑的关系有（ ）。 A.变形几何关系、物理关系、静力关系 B.平衡关系、物理关系、变形几何关系 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 9.图示微元体的最大剪应力max τ为多大?( ) A. max τ =100MPa B. max τ =0 C. max τ=50MPaD. max τ =200MPa 10.空心圆轴的外径为 D ，内径为 d ，D d /=α。其抗弯截面系数为( )。 A ． 3 (1)32 t D W πα= - B. 3 2(1)32 t D W πα= - C ．3 3 (1)32 t D W πα= - D. 3 4(1)32 t D W πα= - 11．右图示二向应力状态，用第三强度理论校核时，其相当应力为( )。 A. 30 B. 30MPa C. 3050 MPa D. 30MPa 题11 12. 空心圆轴扭转时，横截面上切应力分布为图 ( )所示。 A B C D τ
13.一点的应力状态如下图所示，则其主应力1σ、2σ、3 σ分别为（ ）。 A.30MPa 、100 MPa 、50 MPa B.50 MPa 、30MPa 、-50MPa C.50 MPa 、0、-50Mpa D.0 MPa 、30MPa 、-50MPa 14．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.与压杆材料无关 C.与压杆的柔度大小无关 D.与压杆的柔度大小有关 15.临界应力的经验公式公式只适用于（ ） A. 大柔度杆 B. 中柔度杆 C. 小柔度杆 D. 二力杆 二、填空题（每题3分，共15分） 1. 阶梯轴尺寸及受力如图1所示，AB 段与BC 段材料相同，d 2=2d 1，BC 段的与AB 段的最大切应力之比为 _______ 。 2、图示为某构件内危险点的应力状态，若用第三强度理论校核其强度，则相当应力 3σ=r _______。 题1 题2 3、一端固定、另一端有弹簧侧向支承的细长压杆，已知杆件弹性模量为E ，比例极限为P σ， 可采用欧拉公式 ()22 πμ=cr EI F L 计算，压杆的长度系数λ的正确取值范围是_______ 。 4、低碳钢拉伸试件的应力-应变曲线大致可分为四个阶段，这四个阶段是 ___________、屈服阶段、强化阶段、___________。 5、材料在使用过程中提出三个方面的性能要求，即强度要求、刚度要求、___________。 3050MPa
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
材料力学试题及答案 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
材料力学-模拟试题 一、单项选择题 1. 截面上的全应力的方向（ ） A 、平行于截面 B 、垂直于截面 C 、可以与截面任意夹角 D 、与截面无关 2. 脆性材料的延伸率（ ） A 、小于5% B 、小于等于5% C 、大于5% D 、大于等于5% 3. 如图所示简支梁，已知C 点转角为θ。在其它条件不变的情况下，若将荷载F 减小一半，则C 点的转角为（ ） A 、θ B 、θ C 、θ D 、2θ 4.危险截面是（）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 5. 图示单元体应力状态，沿x 方向的线应变εx 可表示为（ ） A 、E y σ B 、)(1 y x E μσσ- C 、)(1x y E μσσ- D 、G τ 6. A 、线位移 B 、转角 C 、线应变 D 7. 塑性材料的名义屈服应力使用（ ） A 、σS 表示 B 、σb 表示 C 、σp 表示 D 、σ表示 8.拉（压）杆应力公式A F N =σ的应用条件是（） A 、应力在比例极限内 B 、应力在屈服极限内 C 、外力合力作用线必须沿着杆的轴线 D 、杆件必须为矩形截面杆 9.下列截面中，弯曲中心与其形心重合者是（） A 、Z 字形型钢 B 、槽钢 C 、T 字形型钢 D 、等边角钢 10. 如图所示简支梁，已知C 点转角为θ。在其它条件不变的情况下，若将杆长增加一倍，则C 点的转角为（ ） A 、2θ B 、4θ C 、8θ D 、16θ x
材料力学 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=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轴各基本变形的内力图。③用第三强度理论设计轴AB的直径d。
材料力学-模拟试题 一、单项选择题 1. 截面上的全应力的方向（ ） A 、平行于截面 B 、垂直于截 面 C 、可以与截面任意夹角 D 、与截面无关 2. 脆性材料的延伸率（ ） A 、小于5% B 、小于等于5% C 、大于5% D 、大于等于5% 3. 如图所示简支梁，已知C 点转角为θ。在其它条件不变的情况下，若将荷载F 减小一半，则C 点的转角为（ ） A 、θ B 、θ C 、θ D 、2θ 4.危险截面是（）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 5. 图示单元体应力状态，沿x 方向的线应变εx 可表示为（ ） A 、 E y σ B 、 )(1 y x E μσσ- C 、)(1 x y E μσσ- D 、G τ 6. 描述构件上一截面变形前后的夹角叫（ ） A 、线位移 B 、转角 C 、线应变 D 7. 塑性材料的名义屈服应力使用（ ） A 、σS 表示 B 、σb 表示 C 、σp 表示 D 、σ表示 8.拉（压）杆应力公式A F N =σ的应用条件是（） A 、应力在比例极限内 B 、应力在屈服极限内 C 、外力合力作用线必须沿着杆的轴线 。 D 、杆件必须为矩形截面杆 9.下列截面中，弯曲中心与其形心重合者是（） A 、Z 字形型钢 B 、槽钢 C 、T 字形型钢 D 、等边角钢 10. 如图所示简支梁，已知C 点转角为θ。在其它条件不变的情况下，若将杆长增加一倍，则C 点的转角为（ ）
A 、2θ B 、4θ C 、8θ D 、16θ . 二、填空题 1. 用主应力表示的第四强度理论的相当应力是 。 2. 已知自由落体冲击问题的动荷系数K d ，对应静载荷问题的最大位移为Δjmax ，则冲击问题的最大位移可以表示为 。 3. 图示木榫联接。横截面为正方形，边长为a ，联接处长度为2t 。则木榫联接处受剪切面 的名义切应力等于 。 ] 4. 主平面上的切应力等于 。 5. 功的互等定理的表达式为 。 6.自由落体冲击问题的动荷系数为j d h K ?+ +=211，其中h 表示 。 ： 7. 交变应力循环特征值r 等于 。 8.变截面梁的主要优点是________________。等强度梁的条件是_____________。 9.一受拉弯组合变形的圆截面钢轴，若用第三强度理论设计的直径为3d ，用第四强度理论设计的直径为4d ，则3d ___4d 。 10.若材料服从胡克定律，且物体的变形满足小变形，则该物体的变形能与载荷之间呈现____________关系。 三、计算题 1.水轮机主轴输出功率 P = 37500 kW ，转速n = 150 r ／min ，叶轮和主轴共重 W = 300 kN ，轴向推力F = 5000 kN ，主轴内外径分别为 d =350 mm ，D = 750 mm ，[ ] = 100 MPa ，按第四强度理论校核主轴的强度。（12分） ! F F 2t t a