8.5 用积分法求题图8.5中各梁的转角方程、挠曲线方程以及指定的转角和挠度。已知抗弯刚度EI
为常数。
图8.5
解：
（1）求支座反力
0l
A M R =
,向上，0l
B
M R =
，向下。
（2）以A 为原点，写出弯矩方程：
0()M M x x l =
（3）求挠曲线方程
3
06M E Iy x C x D
l
=
++
带入边界条件
A B y y ==得
0l =,06
M C D -
=
故转角方程和挠曲线方程为
2
2
02
000(
),(
)26
6,,6316A B C M
M x x
l x y l E I
l
E I
l
M l M l M l
y E I
E I
E I
θθθ=
-
=-=-
==-
8.7写出题图8.7所示各梁的边界条件。其中(b ）图的k 为弹簧刚度（N/m ）。 （a
）
题图8.7
解：
1110,,22
,
2A A B B q l q l y R R R l q ll l E A
E A
===?=
=
当x=l 时，12B
qll y
E A
=-
边界条件：10,2A B q ll y y E A
==-
8.12用叠加法求题图8.12所示各梁截面A 的挠度和截面B 的转角。已知EI 为常数。 （f
）
题图8.12
解：
先假设，CD 段为刚性，则AC 段可视为在C 段固定的悬臂梁。 在2
2
ql M =
作用下，EI
ql
y A 42
1=
；EI
qal
B 22
1=
θ
再将AC 视为刚性，则查表可得：
EI
ql
EI
Ml C 633
1-
=-
=θ；EI
ql
C 243
2-
=θ
因此：EI
ql
C C C 2453
21-
=+=θθθ
)512(242
211l a EI
ql
C C B B +-
=++=θθθθ
由于截面C 的转动，使截面A 有一向上挠度，为：
2
212524A C C qal
y a EI θθ=+=
因此：2
12(65)24A A A qal
y y y a l EI
=+=
+
8.15一直角拐如题图8.15所示。AB 段横截面为圆形，BC 段为矩形；A 端固定，B 端为滑动轴承，C 端的作用力P=60N ；已知材料的E=210GPa ，G=80GPa 。试求C 端的挠度。
题图8.15
解：用叠加法，首先P 在C 点引起的直接挠度由表查得： EI
Pl y BC C 32
1-
==
4
3
3
125012
105mm I I Z =
?-== mm
y C 17.63
12502100003300603
1-=?
??-
=∴
然后P 在B 点的等效转矩下引起AB 杆发生扭角为：
rad
D
G
l Pl GI
l T AB BC p
AB B 16.732
3
==
=
π?
所以,C 点的总挠度为
mm l y y BC C C 32.81-=-=?
8.19如题图8.19所示悬臂梁AD 和BE 的抗弯刚度均为EI =24*106Nm 2，由钢杆CD 相连接。CD 杆的l =5m ，A =3*20-4，E =200GPa 。若P = 50kN ，试求悬臂梁AD 在D
点的挠度。
题图8.19
解：设CD 杆上的轴力为F ，则由F 引起C 和D 点的挠度分别为： EI
Fl y AD D 33
-
= （1）
EI
Fl
y BC
C 331=
（2）
由P 引起D 点的挠度为： EI
l l Pl y BC BE BC C 6)
3(2
2-?-
= （3）
CD 杆的伸长为： EA
Fl l CD CD =
? （4）
几何相容关系为：
D C C CD y y y l -+=?12 （5）
将式（1）—（4）式代入式（5）得：
EI
Fl EI
Fl EI l l Pl EA
Fl AD BC BC BE BC CD 336)
3(3
3
2
+
+
-?-
=
BE AD BC l l l 21==
1110
243221021035102462532656
3
9463
22
P P
EI l EA l EI Pl F BC CD BC
=???-??????-
=--=∴-
因此：
mm
m EI
Pl EI
Fl y AD AD D 5.500505.010
2433210503336
333
3
=-=????=
-
=-
=
8.21 题图8.21所示四分之一圆环，其平均半径为R ，抗弯刚度为EI 。试用用莫尔定理求截面B
的垂直位移与水平位移。
题图8.21
解：
（1
）求弯矩方程
在四分之一圆环上取一截面m-m ，求截面上的弯矩方程。 在外力作用下：)1()(ααCos PR M --= 水平单位力作用下：)1()(1ααCos R M --= 水平单位力作用下：ααSin R M -=)(2 （2）用莫尔积分求位移 水平位移：
EI
PR d Cos EI
PR dl EI
M M x l
B 3
2
2
3
1356
.0)1()
()(=-=
=
?
?
π
αααα(向右)
垂直位移：
EI
PR
d Sin Cos EI
PR dl EI
M M y l
B 2)1()
()(3
2
3
2=
-=
=
?
?
π
ααααα (向下)
8.23 外伸梁受力作用如题图8.23所示，梁的抗弯刚度为EI,使用图形互乘法计算外伸端D
的挠度。
题图8.23
解：
（1）求支座反力
2
,59,44()2202A B A B A R R qa R qa R qa a M B aR qa qa +=??
??
?=-=??∑=++=??
??
（2）画弯矩图
实际载荷和在D
点单位力的弯矩图如下所示：
（3）图形互乘法
2
3
1123
222
3
332
3
443
4
3
3
155,*
3248
31339,5254
40
141211,1525210
3111,4326
1
539317(
)3
8
540
46
24c c C C D a M a qa qa a a M qa qa
a M a qa qa
a M a
qa qa
a qa
a a qa
y qa qa EI EI
ωωωω==
=
==
=
===
===∴=
-
+
=
中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院 材料力学（2） 课程作业1（共 3 次作业） 学习层次：专升本 涉及章节：上册第7章 一、选择题：（每小题有四个答案，请选择一个正确的结果。） 1. 提高梁的弯曲强度的措施有 。 A. 采用合理截面； B. 合理安排梁的受力情况； C. 采用变截面梁或等强度梁； D. ABC ； 2. 对于一个微分单元体，下列结论中错误的是 。 A. 正应力最大的面上剪应力必为零； B. 剪应力最大的面上正应力为零； C. 正应力最大的面与剪应力最大的面相交成45度； D. 正应力最大的面与正应力最小的面必相互垂直； 3. 下列结论错误的是 。 A. 微分单元体的三对互相垂直的面上均有剪应力，但没有正应力，这种应力状态属于纯剪切状态； B. 纯剪切状态是二向应力状态； C. 纯剪状态中31σσ= ； D. 纯剪切状态中的最大剪应力的值与最大正应力的值相等； 4. 一点应力状态有几个主平面 。 A. 两个； B. 最多不超过三个； C. 无限多个； D. 一般情况下有三个，特殊情况下有无限多个； 5. 以下结论错误的是 。 A. 如果主应变之和为零，即：0321=++εεε，则体积应变为零； B. 如果主应力之和为零，即：0321=++σσσ，则体积应变为零； C. 如果泊松比5.0=μ，则体积应变为零； D. 如果弹性模量0=E ，则体积应变为零； 6．一圆轴横截面直径为d ，危险横截面上的弯矩为M ， 扭矩为T ，W 为抗弯截面模量，则危险点 处材料的第三强度理论相当应力表达式为____________。 Ａ.W T M 22+ Ｂ.W T .M 22750+ Ｃ.W T M 224+ Ｄ.W T M 2 23+ 7．一点应力状态主应力作用微截面上剪应力 为零。 A ．可能 B ．必定 C ．不一定 D ．不能确定是否 8．钢制薄方板的ABDC 的三个边刚好置于图示刚性壁内，AC 边受均匀压应力y σ，且板内各点 处0=z σ，则板内靠壁上一点m 处沿x 方向的正应力x σ和正应变x ε应为 。 A. 00==x x ,εσ； B. y x μσσ= ，0=x ε ； C. y x E σμ σ= ，0=x ε ； D. y x μσσ-= ，y x E σμε-= ；
7-4[习题7-3] 一拉杆由两段沿n m -面胶合而成。由于实用的原因，图中的α角限于060~0范围内。作为“假定计算” ，对胶合缝作强度计算时，可以把其上的正应力和切应力分别与相应的许用应力比较。现设胶合缝的许用切应力][τ为许用拉应力][σ的4/3，且这一拉杆的强度由胶合缝强度控制。为了使杆能承受最大的荷载F ，试问α角的值应取多 大？ 解：A F x =σ；0=y σ；0=x τ ατασσσσσα2s i n 2c o s 2 2 x y x y x --+ += ][22cos 12cos 22σα ασα≤+=+= A F A F A F ][22cos 1σα≤+A F ，][cos 2σα≤A F ασ2cos ][A F ≤，α σ2 max,cos ][A F N = ατασστα2c o s 2s i n 2 x y x +-= ][ 3][2sin στατα=≤= F ，σ][5.1A F ≤ ，σ][5.1max,A F T = 由切应力
强度条件控制最大荷载。由图中可以看出，当0 60=α时，杆能承受最大荷载，该荷载为： A F ][732.1max σ= 7-6[习题7-7] 试用应力圆的几何关系求图示悬臂梁距离自由端为m 72.0的截面上，在顶面以下mm 40的一点处的最大及最小主应力，并求最大主应力与x 轴之间的夹角。 解：（1）求计算点的正应力与切应力 MPa mm mm mm N bh My I My z 55.1016080401072.01012124 363=??????===σ MPa mm mm mm N b I QS z z 88.0801608012 160)4080(1010433 3*-=???????-== τ （2）写出坐标面应力 X （10.55，-0.88） Y （0，0.88） (3) 作应力圆求最大与最小主应力， 并求最大主应力与x 轴的夹角 作应力圆如图所示。从图中按 比例尺量得： MPa 66.101=σ MPa 06.03-=σ 0075.4=α 7-7[习题7-8] 各单元体面上的应力如图所示。试利用应力圆的几何关系求： （1）指定截面上的应力； （2）主应力的数值； （3）在单元体上绘出主平面的位置及主应力的方向。
材料力学作业 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
材料力学作业 绪论 一、名词解释 1.强度：构件应有足够的抵抗破坏的能力。 2.刚度：构件应有足够的抵抗变形的能力。 3.稳定性：构件应有足够的保持原有平衡形态的能力。 4.变形:在外力作用下，构件形状和尺寸的改变。 5.杆件：空间一个方向的尺寸远大于其他两个方向的尺寸，这种弹性体称为杆或杆件。 6.板或壳：空间一个方向的尺寸远小于其他两个方向的尺寸，且另两个尺寸比较接近，这种 弹性体称为板或壳。 7.块体：空间三个方向具有相同量级的尺度，这种弹性体称为块体。 二、简答题 1.答：根据空间三个方向的几何特性，弹性体大致可分为：杆件；板或壳；块体。 2.答：单杆 3.答：材料力学的任务就是在满足强度、刚度和稳定性的要求下，为设计既经济又安全的构 件，提供必要的理论基础和计算方法。 4.答：均匀性假设；连续性假设；各项同性假设。 5.答：轴向拉伸或轴向压缩；剪切；扭转；弯曲。 6.答：杆件长度方向为纵向，与纵向垂直的方向为横向。
7.答：就杆件外形来分，杆件可分为直杆、曲杆和折杆；就横截面来分，杆件又可分为等截面杆和变截面杆等；实心杆、薄壁杆等。 8.答：若构件横截面尺寸不大或形状不合理，或材料选用不当，将不能满足强度、刚度、稳 定性。如果加大横截面尺寸或选用优质材料，这虽满足了安全要求，却多使用了材料，并增加了成本，造成浪费。因此，在设计时，满足强度、刚度和稳定性的要求下，为设计既经济又安全的构件，提供必要的理论基础和计算方法。 第一章 轴向拉伸和压缩 一、名词解释 1.内力：物体内部某一部分与另一部分间相互作用的力称为内力。 2.轴力：杆件任意横截面上的内力，作用线与杆的轴线重合，即垂直于横截面并通过其形 心。这种内力称为轴力。 3.应力：△A 上分布内力的合力为F ?。因而得到点的应力0lim A F p A ?→?=?。反映内力在点的分 布密度的程度。 4.应变：单位长度的伸长来衡量杆件的变形程度为应变。 5.正应力：作用线垂直于横截面的应力称为正应力。 6.切应力：作用线位于横截面内的应力称为剪应力或切应力。 7.伸长率：试样拉断后，试样长度由原来的l 变为1l ，用百分比表示的比值 8.断面收缩率：原始横截面面积为A 的试样，拉断后缩颈处的最小截面面积变为1A ，用百分 比表示的比值 9.许用应力：极限应力的若干分之一。用[]σ表示。 10.轴向拉伸：杆产生沿轴线方向的伸长，这种形式称为轴向拉伸。 11.冷作硬化：把试样拉到超过屈服极限的点，然后逐渐卸除拉力，在短期内再次加载，则 应力和应变大致上沿卸载时的斜直线变化。在第二次加载时，其比例极限(亦即弹性阶段)得到了提高，但塑性变形和伸长率却有所降低，这种现象称为冷作硬化。
5-1. 矩形截面悬臂梁如图所示，已知l =4m ，h/b=2/3，q=10kN/m ， []=10MPa ，试确定此梁横截面的尺寸。 解：（1）画梁的弯矩图 由弯矩图知： 2 2 max ql M = （2）计算抗弯截面模量 9 63263 32h h bh W = == （3）强度计算
mm b mm ql h h ql h ql W M 277 416] [29][1299 232 3232 max max ≥=≥∴≤?=== σσσ 5-2. 20a 工字钢梁的支承和受力情况如图所示，若[]=160MPa ，试 求许可载荷。 解：（1）画梁的弯矩图 由弯矩图知： 3 2max P M =
（2）查表得抗弯截面模量 3610237m W -?= （3）强度计算 kN W P P W W P W M 88.562 ][3] [3232max max =≤∴≤?===σσσ 取许可载荷 kN P 57][= 5-3. 图示圆轴的外伸部分系空心轴。试作轴弯矩图，并求轴内最大 正应力。 解：（1）画梁的弯矩图
由弯矩图知：可能危险截面是C 和B 截面 （2）计算危险截面上的最大正应力值 C 截面： MPa d M W M C C C C C 2.6332 3 max ===πσ B 截面： MPa D d D M W M B B B B B B B 1.62)1(3244 3max =-==πσ （3）轴内的最大正应力值 MPa C 2.63max max ==σσ 5-8. 压板的尺寸和载荷如图所示。材料为45钢， s =380MPa ，取安 全系数n=。试校核压板的强度。
8-1 试求图示各杆的轴力，并指出轴力的最大值。 (1) 用截面法求内力，取1-1、2-2截面； (2) 取1-1 (3) 取2-2 (4) 轴力最大值： (b) (1) 求固定端的约束反力； (2) 取1-1 (3) 取2-2截面的右段； (4) 轴力最大值： (c) (1) 用截面法求内力，取1-1、2-2、 3-3截面； (2) 取1-1 (3) 取2-2截面的左段； (4) 取3-3截面的右段； (c) (d) N 1 F R F N 1 F R F N 2 F N 1 N 2
(5) 轴力最大值： (d) (1) 用截面法求内力，取1-1、2-2截面； (2) 取1-1 (2) 取2-2 (5) 轴力最大值： 8-2 试画出8-1所示各杆的轴力图。 解：(a) (b) (c) (d) 8-5 段的直径分别为d 1=20 mm 和d 2=30 mm F 2之值。 解：(1) (2) 求1-1、2-2截面的正应力，利用正应力相同； 8-6 题8-5图所示圆截面杆，已知载荷F 1=200 kN ，F 2=100 kN ，AB 段的直径d 1=40 mm ，如欲 使AB 与BC 段横截面上的正应力相同，试求BC 段的直径。 解：(1) 用截面法求出1-1、2-2截面的轴力； (2) 求1-1、2-2截面的正应力，利用正应力相同； 8-7 图示木杆，承受轴向载荷F =10 kN 作用，杆的横截面面积A =1000 mm 2 ，粘接面的方位角 θ= 450，试计算该截面上的正应力与切应力，并画出应力的方向。 F N 3 F N 1 F N 2
第一章 绪论 1. 试求图示结构m-m 和n-n 两截面上的内力，并指出AB 和BC 两杆的变形属于何类基本变形。 2. 拉伸试样上A ，B 两点的距离l 称为标距。受拉力作用后，用变形仪量出两点距离的增量 为mm l 2 105-?=?。若l 的原长为l ＝100mm ，试求A 与B 两点间的平均应变m ε。 第二章 轴向拉伸和压缩与剪切 一、选择题 １.等直杆受力如图，其横截面面积Ａ＝１００ 2mm ，则横截面ｍｋ上的正应力为 （ ）。 （Ａ）５０ＭＰａ（压应力）； （Ｂ）４０ＭＰａ（压应力）； （Ｃ）９０ＭＰａ（压应力）； （Ｄ）９０ＭＰａ（拉应力）。 2.低碳钢拉伸经过冷作硬化后，以下四种指标中哪种得到提高( )： （Ａ）强度极限； （Ｂ）比例极限； （Ｃ）断面收缩率； （Ｄ）伸长率（延 伸率 ）。 3.图示等直杆，杆长为3a ，材料的抗拉刚度为EA ，受力如图。杆中点横截面的铅垂位移为（ ）。 （Ａ）0；（Ｂ）Pa/(EA); （Ｃ）2 Pa/(EA);（Ｄ）3 Pa/(EA)。 4.图示铆钉联接，铆钉的挤压应力 bs σ是（ ）。 （A ）2P/（2 d π）； （B ）P/2dt; (C)P/2bt; (D)4p/(2 d π)。 5.铆钉受力如图，其压力的计算有（ ） （A ）bs σ=p/(td);(B)bs σ=p/(dt/2); (C)bs σ=p/(πdt/2);(D)bs σ=p/(πdt/4)。 6.图示A 和B 的直径都为d,则两面三刀者中最大剪应力为（ ） (A)4bp/( 2d απ); (B)4(α b +) P/(2 d απ); (C)4(a b +) P/(2 b d π); (D)4αP/(2 b d π). 7.图示两木杆（I 和 II ）连接接头，承受轴向拉力作用，错误的是( ). （A ）1-1 截面偏心受拉； （B ）2-2为受剪 面； （C ）3-3为挤压面； （D ）4-4为挤压面。 二、填空题
中国地质大学()远程与继续教育学院 材料力学（2） 课程作业1（共 3 次作业） 学习层次：专升本 涉及章节：上册第7章 一、选择题：（每小题有四个答案，请选择一个正确的结果。） 1. 提高梁的弯曲强度的措施有 。 A. 采用合理截面； B. 合理安排梁的受力情况； C. 采用变截面梁或等强度梁； D. ABC ； 2. 对于一个微分单元体，下列结论中错误的是 。 A. 正应力最大的面上剪应力必为零； B. 剪应力最大的面上正应力为零； C. 正应力最大的面与剪应力最大的面相交成45度； D. 正应力最大的面与正应力最小的面必相互垂直； 3. 下列结论错误的是 。 A. 微分单元体的三对互相垂直的面上均有剪应力，但没有正应力，这种应力状态属于纯剪切状态； B. 纯剪切状态是二向应力状态； C. 纯剪状态中31σσ=； D. 纯剪切状态中的最大剪应力的值与最大正应力的值相等； 4. 一点应力状态有几个主平面 。 A. 两个； B. 最多不超过三个； C. 无限多个； D. 一般情况下有三个，特殊情况下有无限多个； 5. 以下结论错误的是 。 A. 如果主应变之和为零，即：0321=++εεε，则体积应变为零； B. 如果主应力之和为零，即：0321=++σσσ，则体积应变为零； C. 如果泊松比5.0=μ，则体积应变为零； D. 如果弹性模量0=E ，则体积应变为零； 6．一圆轴横截面直径为d ，危险横截面上的弯矩为M ， 扭矩为T ，W 为抗弯截面模量，则危险点 处材料的第三强度理论相当应力表达式为____________。 Ａ.W T M 22+ Ｂ.W T .M 22750+ Ｃ.W T M 224+ Ｄ.W T M 2 23+ 7．一点应力状态主应力作用微截面上剪应力 为零。 A ．可能 B ．必定 C ．不一定 D ．不能确定是否 8．钢制薄方板的ABDC 的三个边刚好置于图示刚性壁，AC 边受均匀压应力y σ，且板各点 处0=z σ，则板靠壁上一点m 处沿x 方向的正应力x σ和正应变x ε应为 。 A. 00==x x ,εσ； B. y x μσσ= ，0=x ε ； C. y x E σμ σ= ，0=x ε ； D. y x μσσ-= ，y x E σμ ε-= ；
第十章动载荷 一、选择题 1、在用能量法计算冲击应力问题时，以下假设中（ D ）是不必要的。 A 冲击物的变形很小，可将其视为刚体； B 被冲击物的质量可以忽略，变形是线弹性的； C 冲击过程中只有应变能、势能和动能的变化，无其它能量损失； D 被冲击物只能是杆件。 2．在冲击应力和变形实用计算的能量法中，因不计被冲击物的质量，所以计算结果与实际情况相比（ D ）。 A 冲击应力偏大，冲击变形偏小； B 冲击应力偏小，冲击变形偏大； C 冲击应力和冲击变形均偏大； D 冲击应力和冲击变形均偏小。 3．四种圆柱及其冲击载荷情况如图所示，柱C上端有一橡胶垫。其中柱（ D ）内的最大动应力最大。 A B C D 二、计算题 1、重量为P的重物从高度H处自由下落到钢质曲拐上，试按第三强度准则写出危险点的相 当应力。
解：在C 点作用静载荷P 时，BC 段产生弯曲变形，AB 段产生弯扭组合变形，C 点的静位移： a GI Pal EI Pl EI Pa a f f PAB AB BC AB B C st ?++=?++=?3333? st d H K ?++=211 式中，b h I BC 123=，644d I AB π=，32 4d I PAB π= 危险点在A 截面的上下端，静应力为： Z Z r W l a P W T M 2 2223+=+=σ 式中，323 d W Z π= 则动应力为： Z d r d d W l a P K K 223+=?=σσ 2、图示横截面为m m 25m m 75?=?h b 的铝合金简支梁，在跨中增加一刚度kN/m 18=K 的 弹簧支座，重量为N 250=P 的重物从高度mm 50=H 自由下落到梁的中点C 处。若铝合金的弹性模量GPa 70=E ，试求冲击时梁内的最大正应力。 解：在C 点作用静载荷P 时，AB 梁为静不定问题，变形协调条件为梁中点变形等于弹簧变形，故有：
材料力学(2)(专升本)阶段性作业4 单选题 1. 对于脆性材料，下列结论：（1）试件轴向拉伸试验中出现屈服和颈缩现象；（2）抗压缩强度比抗拉伸强度高出许多；（3）抗冲击的性能好。以上三结论中错误的 是。(6分) (A) （1）和（2） (B) （2）和（3） (C) （3）和（1） (D) （1）、（2）和（3） 参考答案：C 2. 根据各向同性假设，可以认为构件内一点处，沿该点任意方向都相同。(6分) (A) 应力 (B) 应变 (C) 材料力学性质的方向性 (D) 变形； 参考答案：C 3. 塑性金属材料变形到强化阶段后卸载，再重新加载到塑性变形阶段。则材料的力学性质发生变化。同卸载前材料相比较，材料_____。(6分) (A) 降低了比例极限，提高了塑性； (B) 提高了比例极限，降低了塑性； (C) 提高了比例极限和弹性模量； (D) 降低了屈服极限和延伸率； 参考答案：B 4. 铸铁试件在轴向压缩实验中，试件剪破裂面方位同主压应力方位间的夹角，经测定一般在。(6分) (A) 大于 (B) 等于 (C) 左右 (D) 以上三种情况都可能出现 参考答案：C 5. 单轴拉伸试验如图所示，材料为均质材料，拉伸试样上A、B 两点的距离称为有效标距。受轴向拉力作用后, 试件有效标距段内任意一点所处的应力状态
是。 (6分) (A) 单向应力状态 (B) 二向应力状态 (C) 三向应力状态 (D) 纯剪切应力状态 参考答案：A 6. 抗拉（压）刚度为EA 的等直杆件, 受轴向外力作用，产生轴向拉（压）变形，如图所示。则该杆件的应变能为。 (5分) (A) (B) . (C) (D) 参考答案：A 7. 梁平面弯曲时任意横截面上距离中性轴最远处各点都处于_____。(5分) (A) 单向应力状态 (B) 纯剪切应力状态 (C) 空间应力状态 (D) 零应力状态 参考答案：A 8. 以下几种说法中正确的是。(5分) (A) 固体材料产生变形，在塑性变形过程中无能量的耗散。 (B) 线应变和角应变都是无量纲的量
8-1 试求图示各杆的轴力，并指出轴力的最大值。 解：(a) (1) 用截面法求内力，取1-1、2-2截面； (2) 取1-1截面的左段； 110 0 x N N F F F F F =-==∑ (3) 取2-2截面的右段； (a (b) (c (d
220 0 0x N N F F F =-==∑ (4) 轴力最大值： max N F F = (b) (1) 求固定端的约束反力； 0 20 x R R F F F F F F =-+-==∑ (2) 取1-1截面的左段； 110 0 x N N F F F F F =-==∑ (3) 取2-2截面的右段； 1 1 2
220 0 x N R N R F F F F F F =--==-=-∑ (4) 轴力最大值： max N F F = (c) (1) 用截面法求内力，取1-1、2-2、3-3截面； (2) 取1-1截面的左段； 110 20 2 x N N F F F kN =+==-∑ (3) 取2-2截面的左段； 220 230 1 x N N F F F kN =-+==∑ (4) 取3-3截面的右段； 1 1
330 30 3 x N N F F F kN =-==∑ (5) 轴力最大值： max 3 N F kN = (d) (1) 用截面法求内力，取1-1、2-2截面； (2) 取1-1截面的右段； 110 210 1 x N N F F F kN =--==∑ (2) 取2-2截面的右段； 3 1 2
220 10 1 x N N F F F kN =--==-∑ (5) 轴力最大值： max 1 N F kN = 8-2 试画出8-1所示各杆的轴力图。 解：(a) (b) (c) F
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
材料力学作业（二） 一、是非判断题 1、圆杆受扭时，杆内各点处于纯剪切状态。 （ 错 ） 2、圆杆扭转变形实质上是剪切变形。 （ 错 ） 3、非圆截面杆不能应用圆截面杆扭转切应力公式，是因为非圆截面杆扭转时“平截面假设”不能成立。 （ 对 ） 4、材料相同的圆杆，他们的剪切强度条件和扭转强度条件中，许用应力的意义相同，数值相等。 （ 错 ） 5、受扭杆件的扭矩，仅与杆件受到的转矩（外力偶矩）有关，而与杆件的材料及其横截面的大小、形状无关。 （ 对 ） 二、选择题 1、内、外径之比为α的空心圆轴，扭转时轴内的最大切应力为τ，这时横截面上内边缘的切应力为（ B ）。 A τ； B ατ； C 零； D （1- 4α）τ 2、实心圆轴扭转时，不发生屈服的极限扭矩为T ，若将其横截面面积增加一倍，则极限扭矩为（ C ）。 0 B 20T 0 D 40T 3、阶梯圆轴的最大切应力发生在（ D ）。 A 扭矩最大的截面； B 直径最小的截面； C 单位长度扭转角最大的截面； D 不能确定。 4、空心圆轴的外径为D ，内径为d, α=d／D ，其抗扭截面系数为（ D ）。 A ()3 1 16p D W πα=- B ()3 2 1 16p D W πα=- C ()3 3 1 16p D W πα=- D ()3 4 1 16p D W πα=-
5、扭转切应力公式n P p M I τρ=适用于（ D ）杆件。 A 任意杆件； B 任意实心杆件； C 任意材料的圆截面； D 线弹性材料的圆截面。 6、若将受扭实心圆轴的直径增加一倍，则其刚度是原来的（ D ）。 A 2倍； B 4倍； C 8倍； D 16倍。 友情提示：本资料代表个人观点，如有帮助请下载，谢谢您的浏览！
10-1 题10-1图所示木制短柱的四角用四个40mm ?40mm ?4mm 的等边角钢加固。已知角钢 的许用应力G P a E M P a 200,16 0][==钢钢σ；木材的许用应力GPa E MPa 10,12][== 木木σ。试求许可载荷。 解：由静力平衡条件： F F F =+钢木 （1） 变形协调条件： 钢 钢钢木 木木l E l F l E l F l = = ? （2） 20625.025.025.0m A =?=木 [] 241016.12036.004.0004.04m A -?=+??=钢 代入（2）式可得 钢钢木F F F 57.21016.2102000625 .010104 99=?????=- （3） 题10-1图 由于：[] []kN A F 7500625.010126 =??==木木木σ [][] kN A F 4.4911016.12101604 6=???==-钢 钢钢 σ 从（3）是可知，当角钢达到一定的许用载荷时（194.4kN ），而木材未达到 2.57?194.4kN=499.6kN 的许用载荷 [][][]kN F F F 6944.19457.24.194=?+=+=∴ 木 钢 10-2 受予拉力10kN 拉紧的缆索如题10-2图所示。若在C 点再作用向下的载荷15kN ，并设缆索不能承受压力，试求在5 l h = 和54l h =两种情况下，AC 和BC 两段内的内力。 解：已知预拉力kN F y 10=，图a 所示，再在C 处加F=15kN 载荷，缆索中所产生的轴力如图所示，然后叠加起来。 平衡条件： F F F NB NA =+ （1） 变形协调条件： 0=?+?BC AC l l （2） 即 ()0=--EA h F EA h l F NA NB （3） 由1)、3)式得 F l h l F F l h F NA NB ?? ? ??-== , 于是缆索AC,BC 所受轴力分别为 题10-2图
材料力学(2)(专升本)阶段性作业2 总分：100分得分：0分 一、单选题 1. 一圆轴横截面直径为，危险横截面上的弯矩为，扭矩为，为抗弯截面模量， 则危险点处材料的第四强度理论相当应力表达式为_____。(6分) (A) (B) (C) (D) 参考答案：B 2. 空心圆杆两端受轴向拉伸和扭转变形，圆杆表面上一点单元体所处应力状 态为_____。(6分) (A) 单向应力状态 (B) 二向应力状态
(C) 三向应力状态 (D) 纯剪切应力状态 参考答案：B 3. 关于固体材料的物性参数（弹性摸量、泊桑比、剪切弹性模量、体积弹性模量等），下面各种说法，不正确的是。(6分) (A) 物性参数只取决于材料 (B) 物性参数不但取决于材料，而且和构件的受力有关 (C) 物性参数不但取决于材料，而且和构件的几何尺寸有关 (D) 物性参数不但取决于材料，而且和构件的受力、约束和几何尺寸都有 关 参考答案：A 4. 试求图示杆件2-2截面上的轴力是_____。(6分) (A) (B)
(C) (D) 参考答案：B 5. 一点应力状态如图所示等腰直角五面体微单元。已知该单元体上下微截面无应力作用，两直角边微截面上只有剪应力，则三角形斜边微截面上的正应力和剪应力分别为_____。 (6分) (A) ， (B) ， (C) ， (D) ， 参考答案：B
6. 一点处于平面应力状态如图所示。已知图示平面三角形微单元的、两微截面上的正应力，剪应力为零。在竖直微截面上的应力为_____。 (5分) (A) ， (B) ， (C) ， (D) ， 参考答案：A 7. 钢制薄方板的的三个边刚好置于图示刚性壁，边受均匀压应力，且板各点处，则板靠壁上一点处沿方向的正应力和正应变应为_____。 (5分) (A)
材料力学作业（三） 一、选择题(如果题目有5个备选答案，选出2～5个正确答案，有4个备选答案选出一个正确答案。) 1、纯弯曲梁段各横截面上的内力是( D )。 A．M和F S B．F S 和F N C．M和F N D. 只有M 2、什么梁可不先求支座反力，而直接计算内力( B )。 A．简支梁B．悬臂梁C．外伸梁D．静定梁3、在集中力P作用处C点，有（ A、B ）。 A．F S 图发生突变 B．M图出现拐折 C．P F SC = D．F SC 不确定 E．P F F SC SC = -右 左 4、悬臂梁的弯矩图如图所示，则梁的F S图形状为（ D ）。 A．矩形 B．三角形 C．梯形 D．零线(即各横截面上剪力均为零) 题4图题5图 5、简支梁的弯矩图如图所示，则梁的受力情况为（ B ）。 A．在AB段和CD段受有均布荷载作用 B．在BC段受有均布荷载作用 C．在B、C两点受有等值反向的集中力P作用 D．在B、C两点受有向下的P力作用 二、填空题 1、梁是（弯曲）变形为主的构件。 2、在弯矩图的拐折处，梁上必对应（集中力）作用。
3、右端固定的悬臂梁的F S图如图所示。若无力偶荷载作用则梁中的 M max （ 12KN/m ）。 题3图题4图 4、简支梁的剪力图如图所示。则梁上均布荷载q = ( 2KN/m )，方向（向下），梁上的集中荷载P =（ 9KN ），方向（向上）。 5、若梁中某段内各截面M = 0，则该段内各截面的剪力为（ 0 ）。
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5.7 (1) 用截面法分别求题图5.7所示各杆的截面1-1,2-2和3-3上的扭矩，并画 出扭矩图的转向; (2) 做图示各杆的扭矩图 解：（1）1m =2m =-2kN m ?，3m =3kN m ? （2）1T =-20kN m ?，2T =-10kN m ?，3T =20kN m ?
5.11一阶梯形圆轴如题图5.11所示。已知轮B 输入的功率B N =45kW ，轮A 和轮C 输出的功率分别为A N =30Kw, C N =15kW ；轴的转速n=240r/min, 1d =60mm, 2d =40mm;许用扭转角[]θ=2()/m ?，材料的[]τ=50Mpa,G=80Gpa.试校核轴的强度和刚度。 解：（1）设AB,BC 段承受的力矩为1T ,2T .计算外力偶矩： A m =9549 A N n =1193.6N m ? C m =9549C N n =596.8N m ? 那么AB,BC 段的扭矩分别为：1T =A m -=—1193.6N m ? 2T .=c m -=596.8N m ?
（2）检查强度要求 圆轴扭转的强度条件为：[]max max t T W τ=≤τ可知：(其中3 16t d W π=，1d =60mm, 2d =40mm) 代入1max 1max t T W τ= 和2max 2max t T W τ=得： 1max τ=28.2Mpa, 2max τ=47.5Mpa 故：max τ=47.5Mpa （3）检查强度要求 圆轴扭转的刚度条件式为： []max max max 418018032 p T T GI G d πππ??θ= ?=?≤θ? 所以：1max θ= 1max 4 1 18032 T d G ππ? ?=0.67?/m 2max θ= 1max 4118032 T d G ππ? ?=1.7?/m 故：max θ=1.7?/m 5.13题图 5.13所示，汽车驾驶盘的直径为520mm ，驾驶员作用于盘上的力P=300N ，转向轴的材料的许用剪应力[]τ=60Mpa 。试设计实心转向轴的直径。若改用 α=d D =0.8的空心轴，则空心轴的内径和外径各位多大？并比较两者的重量。 解：（1）当为实心转向轴时 外力偶矩m=p l ?=156N m ? 则扭矩T=156N m ?
材料力学性能课后答案(整理版) 1、解释下列名词。 1弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。 2．滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。 3．循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。4．包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。 5．解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。 6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。 韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 7.解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b的台阶。 8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。是解理台阶的一种标志。 9.解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。 10.穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。 沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。 11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变 12.弹性不完整性：理想的弹性体是不存在的，多数工程材料弹性变形时，可能出现加载线与卸载线不重合、应变滞后于应力变化等现象,称之为弹性不完整性。弹性不完整性现象包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等决定金属屈服强度的因素有哪些？ 答：内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。外在因素：温度、应变速率和应力状态。 2、试述韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险？ 答：韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。 3、剪切断裂与解理断裂都是穿晶断裂，为什么断裂性质完全不同？ 答：剪切断裂是在切应力作用下沿滑移面分离而造成的滑移面分离，一般是韧性断裂，而解理断裂是在正应力作用以极快的速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，解理断裂通常是脆性断裂。 4、何谓拉伸断口三要素？影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些？ 答：宏观断口呈杯锥形，由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成，即所谓的断口特征三要素。上述断口三区域的形态、大小和相对位置，因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率和受力状态不同而变化。5、论述格雷菲斯裂纹理论分析问题的思路，推导格雷菲斯方程，并指出该理论 的局限性。
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
材料力学课程作业1<本科） 作业涉及教案内容：第一、二章 一、问答题： 1．材料力学的基本任务是什么？答：主要研究构件在外力作用下的变形、受力与破坏或失效的规律，为合理设计构件提供有关强度、刚度与稳定性分析的基本理论与方法。b5E2RGbCAP 2．材料力学对研究对象所做的基本假设是什么？答：1。连续性假设；2。均匀性假设。3。各向同性假设。 3、试简述材料力学中求解内力的基本方法？答：截面法。 4、试画出固体材料低碳钢轴向拉伸实验的应力应变曲线，并标明变形过程中各变 形阶段的极限应力？1。线性阶段的极限应力称为比例极限。用表示；p 2．屈服阶段的极限应力称为屈服应力或屈服极限。s 3．硬化阶段的极限应力称为强度极限。B 4缩径阶段 二、填空题： 1．计算内力的基本方法是_截面法________。 2．圆轴扭转时，轴内除轴线上各点处于________应力状态外，其余各点均处于___________应力状态。p1EanqFDPw 3、由杆件截面骤然变化<或几何外形局部不规则）而引起的局部应力骤然增加的
现象，称为应力聚中。 4．衡量固体材料强度的两个重要指标是轴力与扭矩。 三、选择题： 1．材料力学中内力<即轴力、扭矩）的符号规则是根据构件的 A 来规定的。 A．变形 B．运动 C．平衡 D．受载情况 2．材料力学求内力的基本方法是 C。 A．叠加法 B．能量法 C．截面法 D．解读法 3．材料力学中两个最基本力学要素是 D。 A．力和力偶 B．力和力矩 C．内力和外力 D．应力和应变4．长度和横截面面积相同的两根杆件，一为钢杆，一为铜杆，若在相同的轴向拉力作用下，_____B_______。<杆件的轴线方向为x轴）DXDiTa9E3d A 两杆的应力、应变均相同 Ｂ两杆应力相同，应变不同 Ｃ两杆的应力，应变均不相同 Ｄ两杆应力不同，应变相同 5．材料许用应力，式中为极限应力，对脆性材料应选 ____B________。 Ａ比例极限Ｂ弹性极限Ｃ屈服极限Ｄ强度极限 6．不属于材料力学的基本假设的是 D 。 A. 连续性； B. 均匀性； C. 各向同性； D. 各向异性； 7.以下说法错误的是C 。
材料力学(2)(专升本)阶段性作业1 总分：100分得分：0分 一、单选题 1. 三种应力状态如图所示，则三者之间的关系为。 (5分) (A) 完全等价 (B) 完全不等价 (C) b和c等价 (D) a和c等价。 参考答案：D 2. 两单元体应力状态如图所示，设σ和τ数值相等，按第四强度理论比较两 者的危险程度，则。 (5分) (A) a较b危险 (B) b较a危险
(C) 两者危险程度相同 (D) 无法比较 参考答案：C 3. 塑性材料构件中有四个点处的应力状态分别如图a、b、c、d所示，其中最容易屈服的点是。 (5分) (A) 图a； (B) 图b； (C) 图c； (D) 图d。 参考答案：D 4. 在纯剪切应力状态中，任意两相互垂直截面上的正应力，必定 是。(5分) (A) 均为正值 (B) 一为正值；一为负值 (C) 均为负值 (D) 一为正值一为负值或两者均为零
5. 四种应力状态分别如图所示，按第三强度理论，其相当应力最大的 是；最小的是。（图中应力单位MPa） (5分) (A) 图a； (B) 图b； (C) 图c； (D) 图d。 参考答案：A 6. 材料许用应力，式中为极限应力，对塑性材料应选_____。(5分) (A) 比例极限 (B) 弹性极限 (C) 屈服极限 (D) 强度极限
7. 低碳钢轴向拉伸试验，试件材料的应力——应变曲线可分为五个阶段，即：线弹性阶段，非线性弹性阶段，屈服流动阶段，强化阶段和颈缩阶段。工程强度设计通常取_____应力值作为极限应力值。(5分) (A) 非线性弹性阶段最大 (B) 屈服流动阶段最大 (C) 屈服流动阶段最小 (D) 强化阶段最大 参考答案：C 8. 提高梁的弯曲强度的措施有_____。(5分) (A) 采用合理截面； (B) 合理安排梁的受力情况； (C) 采用变截面梁或等强度梁； (D) ABC； 参考答案：D 9. 表明受力物体内一点应力状态可用一个微元体（单元体）。对于一个微元体，下列结论中错误的是_____(5分) (A) 正应力最大的微截面上剪应力必定为零； (B) 剪应力最大的微截面上正应力一般不等于零；
第一章绪论 1-1求图示构件在a-a和b-b截面上的内力，并指出构件AB发生何种基本变形。 图1-1a 图1-1b 1-2 四边形平板变形后为如图1-2所示的平行四边形，水平轴线在四边形AC边保持不变，求1）沿AB边的平均线应变；2）平板A点的剪应变。 图1-2 第二章拉伸压缩与剪切 2-1. 试绘制如下各杆轴力图。 图2-1 图2-2
2-2 图示试件宽50mm ，厚13mm ，求a -a 和b -b 截面内的拉应力和剪应力，并求试件内的最大拉 应力和最大 剪应力。 图2-4 2-4 图示桁架。已知杆①的直径d 1=30mm,杆②的直径d 2=20mm,材料的许用应力][σ=160MPa,试求此桁架的许用载 荷[P]等于多少？ 2-5 受轴向拉力P 作用的铬锰硅钢管，内外径尺寸为, 出现裂纹后需加套管修理。若套管材 料为20号钢，已知铬锰硅钢管的许用应力[]MPa 5001=σ，套管的许用应力为[]MPa 1002=σ。求套管的 外径D 0。 2-6 对于图示对称的汇交杆系，已知各杆许用应力][σ、材料比重ρ、距离D 与载荷P 。试确定使结构重量W 为最小时的杆件方向角 α，并给出相应的横截面面积A 。 图2-6 2-8 图示阶梯形杆，已知载荷P=5kN, 长L=400mm,截面面积A 1=2A 2=100mm 2 ,弹性模量E=200GPa,试求此杆的轴向
变形。 图2-8 2-9 图示桁架，P=50kN，杆①为钢杆，杆②为木质杆，已知E1=200GPa，E2=10GPa，A1=400mm2，A2=8000mm2，L=1.5m，试用Willot作图法求节点A的水平位移，并用卡氏定理求节点A的垂直位移和水平位移。 图2-9 2-10图示为建筑用受压方柱的截面，它由厚25mm的金属围成，中间则以混凝土填充。已知金属的弹性模量为 E1=84GPa，许用应力σ1＝40MPa，混凝土的弹性模量E2=14GPa，许用应力σ2=6MPa，试求作用在方柱上的最大载 荷。 图2-10 2-12刚性梁由铰支座及两根等截面钢杆支承。已知均布载荷q = 30kN/m，①杆横截面面积A1 = 400mm2，②杆的A2 = 200mm2，钢杆的许用应力[ ]=170MPa，l2=1.8l1, 校核①、②钢杆的强度。