9-1 试求图示各轴的扭矩，并指出最大扭矩值。
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
M
T M T M =-==∑
(3) 取2-2截面的右段；
220 0 0x
M
T T =-==∑
(4) 最大扭矩值：
M M T =max
(b)
(1) 求固定端的约束反力；
0 20 x
A A M
M M M M M =-+-==∑
(a)
(c)
(d)
(b)
x
T
M
(2) 取1-1截面的左段；
110 0 x
A A M
M T T M M =-+===∑
(3) 取2-2截面的右段；
220 0 x
M
M T T M =--==-∑
(4) 最大扭矩值：
max T M =
注：本题如果取1-1、2-2截面的右段，则可以不求约束力。
(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
M
T T kNm =-+==∑
(3) 取2-2截面的左段；
220 210 1 x
M
T T kNm =-++==∑
(4) 取3-3截面的右段；
330 20 2 x
M
T T kNm =-==∑
M A
x
T 2
x
x
x
T 3
(5) 最大扭矩值：
max 2 T kNm =
(d)
(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 10 1 x
M
T T kNm =+==-∑
(3) 取2-2截面的左段；
220 120 3 x
M
T T kNm =++==-∑
(4) 取3-3截面的左段；
330 1230 0x
M
T T =+-+==∑
(5) 最大扭矩值：
max 3 T kNm =
9-2 试画题9-1所示各轴的扭矩图。 解：(a)
(b)
x
x
x
T T
x
M
(c)
(d)
9-4 某传动轴，转速n =300 r/min(转/分），轮1为主动轮，输入的功率P 1=50 kW ，轮2、轮
3与轮4为从动轮，输出功率分别为P 2=10 kW ，P 3=P 4=20 kW 。 (1) 试画轴的扭矩图，并求轴的最大扭矩。
(2) 若将轮1与论3的位置对调，轴的最大扭矩变为何值，对轴的受力是否有利。
解：(1) 计算各传动轮传递的外力偶矩；
1
12349550
1591.7 318.3 636.7P M Nm M Nm M M Nm n
===== (2) 画出轴的扭矩图，并求轴的最大扭矩；
max 1273.4 T kNm =
(3) 对调论1与轮3，扭矩图为；
T
x
T
x 3kNm
4
P
T (Nm)
T (Nm) 955
max 955 T kNm =
所以对轴的受力有利。 9-8 图示空心圆截面轴，外径D =40 mm ，内径d =20 mm ，扭矩T =1 kNm ，试计算A 点处(ρA =15
mm)的扭转切应力τA ，以及横截面上的最大与最小扭转切应力。
解：(1) 计算横截面的极惯性矩；
4454() 2.35610 32
p I D d mm π
=
-=?
(2) 计算扭转切应力；
65
6max max 5
6min min
5
1101563.7 2.356101102084.9 2.356101101042.4 2.35610A A T MPa
I T MPa I T MPa
I ρρρρτρτρτ??===???===???===? 9-16 图示圆截面轴，AB 与BC 段的直径分别为d 1与d 2，且d 1=4d 2/3，试求轴内的最大切
应力与截面C 的转角，并画出轴表面母线的位移情况，材料的切变模量为G 。
解：(1) 画轴的扭矩图；
(2) 求最大切应力；
max 3
33212213.5114()16163
AB AB pAB T M M M
d W d d τπππ=
===
T
x
max 3
32216116
BC BC pBC T M M
W d d τππ=
== 比较得
max 3
2
16M
d τπ=
(3) 求C 截面的转角；
4
4
4222216.614132
323BC BC
AB AB C AB BC pAB pBC
T l T l Ml Ml Ml
GI GI Gd d G d G ???ππ=+=
+=+
=?? ???
9-18 题9-16所述轴，若扭力偶矩M =1 kNm ，许用切应力[τ] =80 MPa ，单位长度的许用扭
转角[θ]=0.5 0/m ，切变模量G =80 GPa ，试确定轴径。 解：(1) 考虑轴的强度条件；
[][]6max
13
3116
max
23
3222211016 80 50.311611016 80 39.9116
AB BC M d mm d d M d mm d d ττππττππ???=≤≤≥??=≤≤≥
(2) 考虑轴的刚度条件；
[]0603134118021032180 100.5 73.5 8010TAB AB pAB M d mm GI d θθπππ??=?≤??≤≥?? []0603234218011032180 100.5 61.8 8010TBC BC
pBC M d mm GI d θθπππ
??=?≤??≤≥?? (3) 综合轴的强度和刚度条件，确定轴的直径；
1273.5 61.8d mm d mm ≥≥
9-19 图示两端固定的圆截面轴，直径为d ，材料的切变模量为G ，截面B 的转角为φB ，试求所加扭力偶矩M 之值。
解：(1) 受力分析，列平衡方程；
B M
0 0x
A B M
M M M =-+-=∑
(2) 求AB 、BC 段的扭矩；
AB A BC A T M T M M ==-
(3) 列补充方程，求固定端的约束反力偶；
()44
322320
0A A AB BC M M a
M a G d G d ??ππ-+=+= 与平衡方程一起联合解得
21 33
A B M M M M =
= (4) 用转角公式求外力偶矩M ；
44323 64A B
AB
B M a G d M G d a
π???π===
作出图中AB杆的受力图。 A处固定铰支座 B处可动铰支座 作出图中AB、AC杆及整体的受力图。 B、C光滑面约束 A处铰链约束 DE柔性约束 作图示物系中各物体及整体的受力图。 AB杆：二力杆 E处固定端 C处铰链约束
（1）运动效应：力使物体的机械运动状态发生变化的效应。 （2）变形效应：力使物体的形状发生和尺寸改变的效应。 3、力的三要素：力的大小、方向、作用点。 4、力的表示方法： （1）力是矢量，在图示力时，常用一带箭头的线段来表示力；（注意表明力的方向和力的作用点！） （2）在书写力时，力矢量用加黑的字母或大写字母上打一横线表示，如F、G、F1等等。 5、约束的概念：对物体的运动起限制作用的装置。 6、约束力（约束反力）：约束作用于被约束物体上的力。 约束力的方向总是与约束所能限制的运动方向相反。 约束力的作用点，在约束与被约束物体的接处 7、主动力：使物体产生运动或运动趋势的力。作用于被约束物体上的除约束力以外的其它力。 8、柔性约束：如绳索、链条、胶带等。 (1)约束的特点：只能限制物体原柔索伸长方向的运动。 (2)约束反力的特点：约束反力沿柔索的中心线作用，离开被约束物体。（） 9、光滑接触面：物体放置在光滑的地面或搁置在光滑的槽体内。 （1）约束的特点：两物体的接触表面上的摩擦力忽略不计，视为光滑接触面约束。被约束的物体可以沿接触面滑动，但不能沿接触面的公法线方向压入接触面。 （2）约束反力的特点：光滑接触面的约束反力沿接触面的公法线，通过接触点，指向被约束物体。（） 10、铰链约束：两个带有圆孔的物体，用光滑的圆柱型销钉相连接。 约束反力的特点:是方向未定的一个力；一般用一对正交的力来表示，指向假定。（）11、固定铰支座 （1）约束的构造特点：把中间铰约束中的某一个构件换成支座，并与基础固定在一起，则构成了固定铰支座约束。
1-1试画出以下各题中圆柱或圆盘的受力图。与其它物体接触处的摩擦力均略去。 解： 1-2 试画出以下各题中AB 杆的受力图。 (a) B (b) (c) (d) A (e) A (a) (b) A (c) A (d) A (e) (c) (a)
解： 1-3 试画出以下各题中AB 梁的受力图。 解： (e) B B (a) B (b) (c) F B (a) (c) F (b) (d) (e) F
1-4 试画出以下各题中指定物体的受力图。 (a) 拱ABCD ；(b) 半拱AB 部分；(c) 踏板AB ；(d) 杠杆AB ；(e) 方板ABCD ；(f) 节点B 。 解： (d) D (e) F Bx (a) (b) (c) (d) D (e) W (f) (a) D (b) B (c) B F D F
1-5 试画出以下各题中指定物体的受力图。 (a) 结点A，结点B；(b) 圆柱A和B及整体；(c) 半拱AB，半拱BC及整体；(d) 杠杆AB，切刀CEF及整体；(e) 秤杆AB，秤盘架BCD及整体。 解：(a) (b) (c) (d) AT F BA F (b) (e)
(c) (d) (e) C A A C ’C D D B
2-2 杆AC 、BC 在C 处铰接，另一端均与墙面铰接，如图所示，F 1和F 2作用在销钉C 上， F 1=445 N ，F 2=535 N ，不计杆重，试求两杆所受的力。 解：(1) 取节点C 为研究对象，画受力图，注意AC 、BC 都为二力杆， (2) 列平衡方程： 1 214 0 sin 60053 0 cos6005207 164 o y AC o x BC AC AC BC F F F F F F F F F N F N =?+-==?--=∴==∑∑ AC 与BC 两杆均受拉。 2-3 水平力F 作用在刚架的B 点，如图所示。如不计刚架重量，试求支座A 和D 处的约束 力。 解：(1) 取整体ABCD 为研究对象，受力分析如图，画封闭的力三角形： (2) F 1 F F D F F A F D
1. 表示扭转变形程度的量(B )。A. 是扭转角ψ，不是单位长度扭转角θ B. 是单位长度扭转角θ，不是扭转角ψ C. 是扭转角ψ和单位长度扭转角θ D. 不是扭转角ψ和单位长度扭转角θ 满分：5 分 2. 平面汇交力系平衡的充分且必要的几何条件是（A）。A. 力多边形自行封闭 B. 所有力共线 C. 所有力相交 满分：5 分 3. 梁的挠度是(B )。A. 横截面上任意一点沿梁轴线垂直方向的线位移 B. 横截面形心沿梁轴垂直方向的线位移 C. 横截面形心沿梁轴方向的线位移 D. 横截面形心的位移 满分：5 分 4. 理想均匀直杆与轴向压力P＝Pcr时处于直线平衡状态。当其受到一微小横向干扰力后发生微小弯曲变形，若此时解除干扰力，则压杆(C )。A. 弯曲变形消失，恢复直线形状 B. 弯曲变形减小，不能恢复直线形状 C. 微弯变形状态不变 D. 弯曲变形继续增大 满分：5 分 5. 一圆轴用碳钢制作，校核其扭转角时，发现单位长度扭转角超过了许用值。为保证此轴的扭转刚度，采用哪种措施最有效(C )。A. 改用合金钢材料 B. 增加表面光洁度 C. 增加轴的直径 满分：5 分 6. 当平面力系的主矢不等于零，主矩等于零时，此力系合成为（A）。A. 合力 B. 合力偶 C. 力螺旋 满分：5 分 7. 一拉伸钢杆，弹性模量E＝200GPa，比例极限为200MPa，今测得其轴向应变ε＝0.0015，则横截面上的正应力(C )。A. σ＝Eε＝300MPa B. σ＞300MPa C. 200MPa＜σ＜300MPa D. σ＜200MPa 满分：5 分 8. 作用在刚体上的三个力使刚体处于平衡状态，则这三个力必然（C）。A. 相交 B. 共线 C. 共面 满分：5 分 9. 在下列有关压杆临界应力σcr的结论中，( A)是正确的。A. 细长杆的σcr值与杆的材料无关 B. 中长杆的σcr值与杆的柔度无关 C. 中长杆的σcr值与杆的材料无关 D. 粗短杆的σcr值与杆的柔度无关
材料力学基本知识 复习要点 1. 材料力学的任务 材料力学的主要任务就是在满足刚度、强度和稳定性的基础上，以最经济的代价，为构件确定合理的截面形状和尺寸，选择合适的材料，为合理设计构件提供必要的理论基础和计算方法。 2. 变形固体及其基本假设 连续性假设：认为组成物体的物质密实地充满物体所在的空间，毫无空隙。 均匀性假设：认为物体内各处的力学性能完全相同。 各向同性假设：认为组成物体的材料沿各方向的力学性质完全相同。 小变形假设：认为构件在荷载作用下的变形与构件原始尺寸相比非常小。 3. 外力与内力的概念 外力：施加在结构上的外部荷载及支座反力。 内力：在外力作用下，构件内部各质点间相互作用力的改变量，即附加相互作用力。内力成对出现，等值、反向，分别作用在构件的两部分上。 4. 应力、正应力与切应力 应力：截面上任一点内力的集度。 正应力：垂直于截面的应力分量。 切应力：和截面相切的应力分量。 5. 截面法 分二留一，内力代替。可概括为四个字：截、弃、代、平。即：欲求某点处内力，假想用截面把构件截开为两部分，保留其中一部分，舍弃另一部分，用内力代替弃去部分对保留部分的作用力，并进行受力平衡分析，求出内力。 6. 变形与线应变切应变 变形：变形固体形状的改变。 线应变：单位长度的伸缩量。 练习题 一. 单选题 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、物体受力作用而发生变形，当外力去掉后又能恢复原来形状和尺寸的性质称 为（） A．弹性B．塑性C．刚性D．稳定性 3、结构的超静定次数等于（）。 A．未知力的数目B．未知力数目与独立平衡方程数目的差数 C．支座反力的数目D．支座反力数目与独立平衡方程数目的差数 4、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 5、根据小变形条件，可以认为（） A.构件不变形 B.结构不变形 C.构件仅发生弹性变形 D.构件变形远小于其原始尺寸 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有关 C.与二者都有关 D. 与二者都无关7、 在下列各工程材料中，（）不可应用各向同性假设。 A.铸铁 B.玻璃 C.松木 D.铸铜 二. 填空题 1. 变形固体的变形可分为和。 2. 构件安全工作的基本要求是：构件必须具有、和足够 的稳定性。（同：材料在使用过程中提出三方面的性能要求，即、、。） 3. 材料力学中杆件变形的基本形式有 。 4. 材料力学中，对变形固体做了 四个基本假设。 、、和、、、
10-1 试计算图示各梁指定截面（标有细线者）的剪力与弯矩。 解：(a) (1) 取A +截面左段研究，其受力如图； 由平衡关系求内力 0SA A F F M ++== (2) 求C 截面内力； 取C 截面左段研究，其受力如图； 由平衡关系求内力 2 SC C Fl F F M == (3) 求B -截面内力 截开B -截面，研究左段，其受力如图； 由平衡关系求内力 SB B F F M Fl == q B (d) (b) (a) SA+ M A+ SC M C A SB M B
(b) (1) 求A 、B 处约束反力 e A B M R R l == (2) 求A +截面内力； 取A +截面左段研究，其受力如图； e SA A A e M F R M M l ++=-=- = (3) 求C 截面内力； 取C 截面左段研究，其受力如图； 22 e e SC A A e A M M l F R M M R l +=-=- =-?= (4) 求B 截面内力； 取B 截面右段研究，其受力如图； 0e SB B B M F R M l =-=- = (c) (1) 求A 、B 处约束反力 e M A+ M C B R B M B
A B Fb Fa R R a b a b = =++ (2) 求A +截面内力； 取A +截面左段研究，其受力如图； 0SA A A Fb F R M a b ++== =+ (3) 求C -截面内力； 取C -截面左段研究，其受力如图； SC A C A Fb Fab F R M R a a b a b --== =?=++ (4) 求C +截面内力； 取C +截面右段研究，其受力如图； SC B C B Fa Fab F R M R b a b a b ++=-=- =?=++ (5) 求B -截面内力； 取B -截面右段研究，其受力如图； 0SB B B Fa F R M a b --=-=- =+ (d) (1) 求A +截面内力 取A +截面右段研究，其受力如图； A R SA+ M A+ R A SC- M C- B R B M C+ B R B M q B M
专升本工程力学试卷答案
专升本《工程力学》 一、（共75题,共150分） 1. 关于力对轴的矩，下列说法错误的是（）。（2分） A.力与轴相交，力对轴无矩 B.力与轴平行，力对轴无矩 C.力与轴共面，力对轴无矩 D.力与轴交叉，力对轴无矩 .标准答案：B,C 2. 下列结论哪些是正确的__________: （2分） A.构件的强度表示构件抵抗破坏的能力， B.构件的刚度表示构件抵抗变形的能力， C.构件的稳定性表示构件维持其原有平衡形式的能力， D.构件的强度、刚度和稳定性愈高愈好。 .标准答案：A,B,C 3. 图示A、B两物体，自重不计，分别以光滑面相靠或用铰链C相联接，受两等值、反向且共线的力F1、F2的作用。以下四种由A、B所组成的系统中，哪些是平衡的？( )。 （2分） A. .标准答案：B,D 4. 以下四种说法，哪一种是错误的( )。（2分） A.力在平面内的投影是个矢量； B.力对轴之矩等于力对任一点之矩的矢量在该轴上的投影； C.力在平面内的投影是个代数量； D.力偶对任一点O之矩与该点在空间的位置有关。 .标准答案：B,C,D 5. 下列说法正确的是( ) （2分） A.理论力学中我们把所有的物体都抽象化为变形体。 B.在理论力学中我们把所有的物体都抽象化为刚体。 C.稳定性是指结构或构件保持原有平衡状态。 D.理论力学是在塑性范围内，大变形情况下研究其承截能力。 .标准答案：C 6. 三力平衡定理是( )。（2分） A.共面不平行的三个力相互平衡必汇交于一点； B.共面三力若平衡，必汇交于一点； C.三力汇交于一点，则这三个力必互相平衡。 .标准答案：A 7. 图示系统只受F=10KN作用而平衡，L=10m,C截面的弯矩应为( )。题3图（2分） A.10KN.m； B.20KN.m； C.-5KN.m； D.25KN.m；。 .标准答案：D 8. 将受扭空心圆轴的内、外直径均缩小为原尺寸的一半，则该轴的最大剪应力是原来的（）倍。（2分） A.2 B.4 C.8 D.16 .标准答案：C 9. 两根截面面积相等但截面形状和材料不同的拉杆受同样大小的轴向拉力，它们的应力是否相等？（）（2分） A.不相等； B.相等； C.不能确定； .标准答案：B 10. 图所示受扭圆轴，正确的扭矩图为图（）。题6图 A. B. C. D. （2分） .标准答案：B
工程力学材料力学部分习题答案
b2.9 题图2.9所示中段开槽的杆件，两端受轴向载荷P 的作用，试计算截面1-1和2-2上的应力。已知：P = 140kN ，b = 200mm ，b 0 = 100mm ，t = 4mm 。 题图2.9 解：(1) 计算杆的轴力 kN 14021===P N N (2) 计算横截面的面积 21m m 8004200=?=?=t b A 202mm 4004)100200()(=?-=?-=t b b A (3) 计算正应力 MPa 1758001000140111=?== A N σ MPa 350400 1000 140222=?== A N σ (注：本题的目的是说明在一段轴力相同的杆件内，横截面面积小的截面为该段 的危险截面) 2.10 横截面面积A=2cm 2的杆受轴向拉伸，力P=10kN ，求其法线与轴向成30°的及45°斜截面上的应力ασ及ατ，并问m ax τ发生在哪一个截面？ 解：(1) 计算杆的轴力 kN 10==P N (2) 计算横截面上的正应力 MPa 50100 2100010=??==A N σ (3) 计算斜截面上的应力 MPa 5.37235030cos 2 230 =??? ? ???==ο ο σσ
MPa 6.212 3250)302 sin(2 30=?= ?= οο σ τ MPa 25225045cos 2 245 =??? ? ???==οο σσ MPa 2512 50 )452 sin(2 45=?= ?= οο σ τ (4) m ax τ发生的截面 ∵ 0)2cos(==ασα τα d d 取得极值 ∴ 0)2cos(=α 因此：2 2π α= ， ο454 == π α 故：m ax τ发生在其法线与轴向成45°的截面上。 （注：本题的结果告诉我们，如果拉压杆处横截面的正应力，就可以计算该处任意方向截面的正应力和剪应力。对于拉压杆而言，最大剪应力发生在其法线与轴向成45°的截面上，最大正应力发生在横截面上，横截面上剪应力为零） 2.17 题图2.17所示阶梯直杆AC ，P =10kN ，l 1=l 2=400mm ，A 1=2A 2=100mm 2，E =200GPa 。试计算杆AC 的轴向变形Δl 。 题图2.17 解：(1) 计算直杆各段的轴力及画轴力图 kN 101==P N （拉） kN 102-=-=P N （压）
工程力学作业（材料力学） 班级 学号 姓名
第一、二章 拉伸、压缩与剪切 一、填空题 1、铸铁压缩试件，破坏是在 截面发生剪切错动，是由于 引起的。 2、a 、b 、c 三种材料的应力－应变曲线如图所示。其中强度最高的材料 是 ，弹性模量最小的材料是 ，塑性最好的材料是 。 3、图示结构中杆1和杆2的截面面积和拉压许用应力均相同，设载荷P 可在刚性梁AD 上移动。结构的许可载荷[ P ]是根据P 作用于 点处确定的。 O σ ε a b c
4、五根抗拉刚度EA 相同的直杆铰接成如图所示之边长为a 的正方形结构，A 、B 两处受力 P 作用。若各杆均为小变形，则A 、B 两点的相对位移?AB ＝ 。 5、图示结构中。若1、2两杆的EA 相同，则节点A 的竖向位移?Ay ＝ ，水平位移为?Ax ＝ 。 6、铆接头的连接板厚度t ＝ d ，则铆钉的切应力τ为 ， 挤压应力σ bs 为 。 P / 2 P / 2
二、选择题 1、当低碳钢试件的试验应力σ ＝ σs 时，试件将： (A) 完全失去承载能力； (B) 破断； (C) 发生局部颈缩现象； (D) 产生很大的塑性变形。 正确答案是 。 2、图示木接头，水平杆与斜杆成α角，其挤压面积为A bs 为： （A ）b h ； （B ）b h tan α ； （C ）b h / cos α ； （D ）b h /（cos α sin α）。 正确答案是 。 3、图示铆钉联接，铆钉的挤压应力为： （A ）2 P / ( π d 2 )； （B ）P / (2 d t )； （C ）P / (2 b t )； （D ）4 P / ( π d 2 )。 正确答案是 。 4、等截面直杆受轴向拉力P 作用而产生弹性伸长，已知杆长为l ，截面积为A ，材料弹性模量为E ，泊松比为ν，拉伸理论告诉我们，影响该杆横截面上
一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.如图所示的平面汇交力系中，F 1=4kN ，F 2，F 3=5kN ，则该力系在两个坐标轴上的投影为( ) A.X= 12B. X=12, Y=0 D. X=-12 2.如图所示，刚架在C 点受水平力P 作用，则支座A 的约束反力N A 的方向应( ) A.沿水平方向 B.沿铅垂方向 C.沿AD 连线 D.沿BC 连线 3.如图所示，边长a=20cm 的正方形匀质薄板挖去边长b=10cm 的正方形，y 轴是薄板对称轴，则其重心的y 坐标等于( ) A.y C =1123 cm B.y C =10cm C.y C = 712 cm D.y C =5cm 4.如图所示，边长为a 的正方体的棱边AB 和CD 上作用着大小均为F 的两个方向相反的力，则二力对x 、y 、z 三轴之矩大小为 ( ) A.m x (F )=0，m y (F )=Fa ，m z (F )=0 B.m x (F )=0，m y (F )=0，m z (F )=0 C. m x (F )=Fa ，m y (F )=0，m z (F )=0 D. m x (F )=Fa ，m y (F )=Fa ，m z (F )=Fa 5.图示长度为l 的等截面圆杆在外力偶矩m 作用下的弹性变形能为U ，当杆长为2l 其它条件不变时，杆内的弹性变形能为( ) A.16U
B.8U C.4U D.2U 6.图示结构为( ) A.静定结构 B.一次超静定结构 C.二次超静定结构 D.三次超静定结构 7.工程上，通常脆性材料的延伸率为( ) A.δ<5％ B. δ<10％ C. δ<50％ D. δ<100％ 8.如图，若截面图形的z轴过形心，则该图形对z轴的( ) A.静矩不为零，惯性矩为零 B.静矩和惯性矩均为零 C.静矩和惯性矩均不为零 D.静矩为零，惯性矩不为零 9.图示结构，用积分法计算AB梁的位移时，梁的边界条件为( ) A.y A≠0 y B=0 B.y A≠0 y B≠0 C.y A=0 y B≠0 D.y A=0 y B=0 10.图示为材料和尺寸相同的两个杆件，它们受到高度分别为h和2办的重量Q的自由落体的冲击，杆1的动荷系数K d1和杆2的动荷系数K d2应为( ) A.K d2>K d1 B.K d1=1 C.K d2=1 D.K d2 4-1 试求题4-1图所示各梁支座的约束力。设力的单位为kN，力偶矩的单位为kN m，长度单位为m，分布载荷集度为kN/m。(提示：计算非均布载荷的投影和与力矩和时需应用积分)。 解： (b)：(1) 整体受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (2) 选坐标系Axy，列出平衡方程； 约束力的方向如图所示。 (c)：(1) 研究AB杆，受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (2) 选坐标系Axy，列出平衡方程； 约束力的方向如图所示。 (e)：(1) 研究CABD杆，受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (2) 选坐标系Axy，列出平衡方程； 约束力的方向如图所示。 4-5 AB梁一端砌在墙内，在自由端装有滑轮用以匀速吊起重物D，设重物的重量为G，又AB长为b，斜绳与铅垂线成角，求固定端的约束力。 解：(1) 研究AB杆(带滑轮)，受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (2) 选坐标系Bxy，列出平衡方程； 约束力的方向如图所示。 4-7 练钢炉的送料机由跑车A和可移动的桥B组成。跑车可沿桥上的轨道运动，两轮间距离为2 m，跑车与操作架、平臂OC以及料斗C相连，料斗每次装载物料重W=15 kN，平臂长OC=5 m。设跑车A，操作架D和所有附件总重为P。作用于操作架的轴线，问P至少应多大才能使料斗在满载时跑车不致翻倒？ 解：(1) 研究跑车与操作架、平臂OC以及料斗C，受力分析，画出受力图(平面平行力系)； (2) 选F点为矩心，列出平衡方程； (3) 不翻倒的条件； 4-13 活动梯子置于光滑水平面上，并在铅垂面内，梯子两部分AC和AB各重为Q，重心在A点，彼此用铰链A和绳子DE连接。一人重为P立于F处，试求绳子DE的拉力和B、C两点的约束力。 解：(1)：研究整体，受力分析，画出受力图(平面平行力系)； (2) 选坐标系Bxy，列出平衡方程； (3) 研究AB，受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (4) 选A点为矩心，列出平衡方程； 4-15 在齿条送料机构中杠杆AB=500 mm，AC=100 mm，齿条受到水平阻力FQ的作用。已知Q=5000 N，各零件自重不计，试求移动齿条时在点B的作用力F是多少？ 解：(1) 研究齿条和插瓜(二力杆)，受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (2) 选x轴为投影轴，列出平衡方程； (3) 研究杠杆AB，受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (4) 选C点为矩心，列出平衡方程； 4-16 由AC和CD构成的复合梁通过铰链C连接，它的支承和受力如题4-16图所示。已知均布载荷集度q=10 kN/m，力偶M=40 kN m，a=2 m，不计梁重，试求支座A、B、D的约束力和铰链C所受的力。 解：(1) 研究CD杆，受力分析，画出受力图(平面平行力系)； (2) 选坐标系Cxy，列出平衡方程； 试卷代码： 5200351 南京城市职业学院2011-2012学年度第一学期 工程力学基础 考试试题 专业： 学号： 姓名： 2011年12月 题 号 一 二 三 四 五 总分 合分人 分 数得分 评卷人 一、选择题（每题2分，共20分） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选择 1.二力平衡公理适用于（ ）。 a ．刚体； b ．非刚体； c ．变形体； d ．固体。 2. 力对刚体的作用效果决定于（ ）。a ．刚体的质量，力的大小，方向和作用点； b ．力的大小，方向和作用线； c ．刚体的质量，力的大小，方向和作用线； d ．力的大小、方向和作用点。 3. 当力F 沿两个相互垂直的坐标轴x 、y 方向分解为F x 、F y 时两个分力与力F 此 两轴上的投影关系是（ ）。a ．大小分别相等，都是代数量； b ．大小分别不相等，都是矢量； c ．大小分别相等，力的投影是代数量，分力是矢量； d ．大小分别不相等，力的投影是矢量，分力是代数量。 设技术含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中有关高中资料试卷电气系统接线等情况 ，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。 技术作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护 4.若平面汇交力系中的各力在任意两个互相不平行的轴上投影的代数和为零， 则此平面汇交力系一定处于（）。 a．平衡状态；b．不平衡状态；c．暂时平衡状态；d．相对平衡状态。Array 5.力F对O点之矩和力偶对于作用面内任一点之矩，它们与矩心位置的关系是（）。 a．都与矩心位置有关； b．都与矩心位置无关； c．力F对O点之矩与矩心位置有关；力偶对于作用面内任一点之矩与矩心 位置无关； d．以上都不正确。 6.设一平面任意力系向某一点O简化得到一合力；如另选适当的点为简化中心O’，力系向该简化中心简化得到（）。 a．一力偶；b．一合力；c．一合力和一力偶；d．平衡；e．以上都不正确。 7.在一条绳索中间挂一很小的重物，两手握紧绳索两端往两边拉，若不计绳索的 自重和不考虑绳索的拉断，在水平方向能将绳索拉成（）。 a．水平；b．直线；c．不可能拉成直线；d．以上都不正确。 8.若已知力偶(F1，F1’)与力偶(F2，F2’)中的力F1=F2=200N，则此二力偶的矩( )。 a．相等；b，不相等；c．可能相等；d．以上都不正确。 9.若平面平行力系平衡时，此力系的合力为零。若平面平行力系的合力为零，则 此力系一定（）。 a．平衡；b．相对平衡；c．暂时平衡；d．不平衡；e．不一定平衡。 10.只要平面力系的合力为零时，它就平衡。此平面力系是（）。 a．共线力系；b．汇交力系；c．力偶系；d．平面平行力系；e，平面任意 力系。 静力学部分 第一章基本概念受力图 2-1 解：由解析法， 23cos 80RX F X P P N θ==+=∑ 12sin 140RY F Y P P N θ==+=∑ 故： 22161.2R RX RY F F F N =+= 1(,)arccos 2944RY R R F F P F '∠== 2-2 解：即求此力系的合力，沿OB 建立x 坐标，由解析法，有 123cos45cos453RX F X P P P KN ==++=∑ 13sin 45sin 450 RY F Y P P ==-=∑ 故： 223R RX RY F F F KN =+= 方向沿OB 。 2-3 解：所有杆件均为二力杆件，受力沿直杆轴线。 （a ） 由平衡方程有： 0X =∑ sin 300 AC AB F F -= 0Y =∑ cos300 AC F W -= 0.577AB F W =（拉力） 1.155AC F W =（压力） （b ） 由平衡方程有： 0X =∑ cos 700 AC AB F F -= 0Y =∑ sin 700 AB F W -= 1.064AB F W =（拉力） 0.364AC F W =（压力） （c ） 由平衡方程有： 0X =∑ cos 60cos300 AC AB F F -= 0Y =∑ sin 30sin 600 AB AC F F W +-= 0.5AB F W = (拉力) 0.866AC F W =（压力） （d ） 由平衡方程有： 0X =∑ sin 30sin 300 AB AC F F -= 0Y =∑ cos30cos300 AB AC F F W +-= 0.577AB F W = (拉力) 0.577AC F W = (拉力) 11-6 图示悬臂梁，横截面为矩形，承受载荷F 1与F 2作用，且F 1=2F 2=5 kN ，试计算梁内的 最大弯曲正应力，及该应力所在截面上K 点处的弯曲正应力。 解：(1) 画梁的弯矩图 (2) 最大弯矩（位于固定端）： max 7.5 M kN = (3) 计算应力： 最大应力： K 点的应力： 11-7 图示梁，由No22槽钢制成，弯矩M =80 N.m ，并位于纵向对称面（即x-y 平面）内。 试求梁内的最大弯曲拉应力与最大弯曲压应力。 解：(1) 查表得截面的几何性质： 4020.3 79 176 z y mm b mm I cm === (2) 最大弯曲拉应力（发生在下边缘点处） ()30max 8 80(7920.3)10 2.67 17610x M b y MPa I σ -+-?-?-?===? 6max max max 22 7.510176 408066 Z M M MPa bh W σ?====?6max max 33 7.51030 132 ******** K Z M y M y MPa bh I σ????====? x M 1 z M M z (3) 最大弯曲压应力（发生在上边缘点处） 30max 8 8020.3100.92 17610 x M y MPa I σ ---???===? 11-8 图示简支梁，由No28工字钢制成，在集度为q 的均布载荷作用下，测得横截面C 底 边的纵向正应变ε=3.0×10-4，试计算梁内的最大弯曲正应力，已知钢的弹性模量E =200 Gpa ，a =1 m 。 解：(1) 求支反力 31 44 A B R qa R qa = = (2) 画内力图 (3) 由胡克定律求得截面C 下边缘点的拉应力为： 49max 3.010******* C E MPa σε+-=?=???= 也可以表达为： 2 max 4C C z z qa M W W σ+== (4) 梁内的最大弯曲正应力： 2 max max max 993267.5 8 C z z qa M MPa W W σσ+ = === q x x F S M 11-6图示悬臂梁，横截面为矩形，承受载荷最大 弯曲正应力，及该应力所在截面上 F1与F2作用，且F1=2F2=5 kN，试计算梁内的 K点处的弯曲正应力。 M max =7.5 kN 解：（1）查表得截面的几何性质: y0 =20.3 mm b = 79 mm I 176 cm4 （2）最大弯曲拉应力（发生在下边缘点处） 解：⑴画梁的弯矩图 1m 40 80 y ------ ”z 30最大弯矩（位于固定端） CT + max M（b-y。） = 80X79-20.3）X0」2.67 MPa lx 176 10’ ⑶ 最大应力: 计算应力: max M max W Z M bh2 max 6 7 5^10 - ------- =176 MPa 40 80 K点的应力: y l z M max bh 7爲106330 =132 MPa 40 803 12 M=80 N.m， 试求梁内的最大弯曲拉应力与最大弯曲压应力。 11-7图示梁，由No22槽钢制成，弯矩 12 并位于纵向对称面（即x-y平面）内。 (3)最大弯曲压应力(发生在上边缘点处) y 。 max 80 20.3 10 176 10' =0.92 MPa 11-8图示简支梁，由No28工字钢制成，在集度为q的均布载荷作用下，测得横截面边的纵向正应变F3.0 XI0"4，试计算梁内的最大弯曲正应力, 已知钢的弹性模量 C底 E=200 Gpa, a=1 m。 解：(1)求支反力 R A 3 4 qa 1 R B= qa 4 (2)画内力图 x x 由胡克定律求得截面C下边缘点的拉应力为: 也可以表达为: max _4 9 ；E =3.0 10 200 10 =60 MPa ⑷梁内的最大弯曲正应力: 二 max 2 qa CT : C max M e W z W z 小 2 9qa M max ___ 32 W z W z 9 . 蔦二C max =67.5 MPa 8 工程力学试题及答案 一、 选择题（每题4分，共20分） （abc ）1.工程设计中工程力学主要包含以下内容： A 分析作用在构件上的力，分清已知力和未知力。 B 选择合适的研究对象，建立已知力和未知力的关系。 C 应用平衡条件和平衡方程，确定全部未知力 D 确定研究对象，取分离体 （ a ）2下列说法中不正确的是： A 力使物体绕矩心逆时针旋转为负 B 平面汇交力系的合力对平面内任一点的力矩等于力系中各力对同一点的力矩的代数和 C 力偶不能与一个力等效也不能与一个力平衡 D 力偶对其作用平面内任一点的矩恒等于力偶矩，而与矩心无关 （ab ）3平面汇交力系向汇交点以外的一点简化，其结果可能是： A 一个力 B 一个力和一个力偶 C 一个合力偶 D 一个力矩 （abcd ）4.杆件变形的基本形式： A 拉伸与压缩 B 剪切 C 扭转 D 平面弯曲 （ ad ）5.低碳钢材料由于冷作硬化，会使（ ）提高： A 比例极限 B 塑性 C 强度极限 D 屈服极限 二．填空题（每空1.5分，共36分） 6.工程中遇得到的物体，大部分是非自由体，那些限制或阻碍非自由体运动的物体称为____约束____。 7.由链条、带、钢丝绳等构成的约束称为柔体约束，这种约束的特点：只能承受___拉力_____不能承受__ 压力______，约束力的方向沿__柔体约束拉紧______的方向。 8.力矩是使物体产生____转动____效应的度量，其单位__N*M_______，用符号_____m___表示，力矩有正 负之分，____逆时针____旋转为正。 9 .平面一般力系的平衡方程的基本形式：___ ∑==n i Fix 10 ∑==n i F i y 10 ∑==n i F Mo 10)(_____、________、________。 10.根据工程力学的要求，对变形固体作了三种假设,其内容是：________连续性假设________、____均匀 性假设____________、___各向同性假设_____________。 11.拉压杆的轴向拉伸与压缩变形，其轴力的正号规定是：___弹性阶段_______轴力指向截面外部为正 ______________。 12.塑性材料在拉伸试验的过程中，其σ—ε曲线可分为四个阶段，即：___弹性阶段 屈服阶段 强化阶 段 局部变形阶段________、___________、___________、___________。 13.构件在工作过程中要承受剪切的作用，其剪切强度条件____[]ττ≤=A F Q Max _______. 14.扭转是轴的主要变形形式，轴上的扭矩可以用截面法来求得，扭矩的符号规定为：_______.四指指向扭 矩的转向，若大拇指指向截面的外部，则扭矩为正_______________________________________________。 15．力学将两分为两大类：静定梁和超静定梁。根据约束情况的不同静定梁可分为：___.简支梁 外伸梁 悬 臂梁________、___________、__________三种常见形式。 工程力学（本科）模拟题A（闭卷） 一（15分）悬臂式吊车结构中AB为吊车大梁，BC为钢索，A、处为固定铰链支座，B处为铰链约束。已知起重电动电动机E与重物的总重力为F P(因为两滑轮之间的距离很小，F P可视为集中力作用在大梁上)，梁的重力为F Q。已知角度θ=30o。 求：1. 电动机处于任意位置时，钢索BC所受的力和支座A处的约束力（10分） 2. 分析电动机处于什么位置时，钢索受力的最大，并确定其数值。（5分） 题1 图 二（15分）A端固定的悬臂梁AB受力如图示。梁的全长上作用有集度为q的均布载荷；自由端B处承受一集中力和一力偶M的作用。已知F P＝ql，M=ql2；l为梁的长度。试求固定端处的约束力。求：固定端处的约束力。 题2图 三（15分）已知：P＝7.5kW, n=100r/min,最大剪应力不得超过40MPa,空心圆轴的内外直径之比α= 0.5。二轴长度相同。求: 实心轴的直径d1和空心轴的外直径D2；确定二轴的重量之比。 题3图 四（20分）矩形截面悬臂梁，这时，梁有两个对称面：由横截面铅垂对称轴所组成的平面，称为铅垂对称面；由横截面水平对称轴所组成的平面，称为水平对称面。梁在自由端承受外加力偶作用，力偶矩为M e，力偶作用在铅垂对称面内。试画出梁在固定端处横截面上正应力分布图。 题4图 解：根据力偶平衡条件，可知固定端处梁街面上的弯矩M=Me。且这一梁上所有截面的弯矩 都等于外加力偶的力偶矩Me。 选取如图的中性轴， 按弯矩方向可知，中性轴以上为受压，以下为受拉。 根据正应力公式，横截面上正应力沿截面高度y直 线分布，在上、下边缘处正应力最大。 五（25分）已知:应力状态如图所示。 试求：1．写出主应力σ1、σ2、σ3的表达式；（15分） 2．若已知σx＝63.7 MPa，τxy=76.4 MPa，当坐标轴x、y反时针方向旋转θ=120°后至x′、y ′，求: σx′、τx′y′。（10分） 题5图 第六章 习题 6—1 用积分法求以下各梁的转角方程、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。 6-2、用积分法求以下各梁的转角方程、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。 6-3、用叠加法求图示各梁中指定截面的挠度和转角。已知梁的抗弯刚读EI为常数。 6-4阶梯形悬臂梁如图所示，AC段的惯性矩为CB段的二倍。用积分法求B端的转角以及挠度。 6-5一齿轮轴受力如图所示。已知：a=100mm,b=200mm,c=150mm,l=300mm;材料的弹性模量E=210Pa;轴在轴承处的许用转角[] =0.005rad。近似的设全轴的直径均为d=60mm,试校核轴的刚度。 回答： 6-6一跨度为4m的简支梁，受均布载荷q=10Kn/m,集中载荷P=20Kn,梁由两个槽钢组成。设材料的许用应力[]=160Ma,梁的许 用挠度[]=。试选择槽钢的号码，并校核其刚度。梁的自重忽略不计。 6-7两端简支的输气管道，外径D=114mm。壁厚=4mm,单位长度重量q=106N/m,材料的弹性模量E=210Gpa。设管道的许用挠度 试确定管道的最大跨度。 6-8 45a号工字钢的简支梁，跨长l=10m,材料的弹性模量E-210Gpa。若梁的最大挠度不得超过，求梁所能承受的布满全梁的 最大均布载荷q。 6-9一直角拐如图所示，AB段横截面为圆形，BC 段为矩形，A段固定，B段为滑动轴承。C端作用一集中力P=60N。有关尺寸如 图所示。材料的弹性模量E=210Gpa,剪切弹性模量G=0.4E。试求C端的挠度。 提示：由于A端固定，B端为滑动轴承，所以BC杆可饶AB杆的轴线转动。C端挠度由二部分组成；（1）把BC杆当作悬臂梁，受 集中力P作用于C端产生的挠度，；（2）AB杆受扭转在C锻又产生了挠度，。最后，可得 C端的挠度 6-10、以弹性元件作为测力装置的实验如图所示，通过测量BC梁中点的挠度来确定卡头A处作用的力P，已知, 梁截面宽b=60mm,高h=40mm,材料的弹性模量E=210Gpa。试问当百分表F指针转动一小格（1/100mm）时，载荷P增加多少？ 一、单选题（每小题1分，满分10分） 1．力F作用在边长为a的正方形侧表面CDEG的对角线EC上，该力在x轴上的投影X及对x轴之矩mx(F)应等于 (D ) 2．如图所示。物块均重为P，作用力F=P，物块与支承面间的摩擦角φ=30°，则这两种情况中 (C ) A．(a)平衡，(b)不平衡 B．(a)不平衡，(b)平衡 C．(a)平衡，(b)平衡 D．(a)不平衡，(b)不平衡 3．图示结构为 ( B ) A．静定结构 B．一次超静定结构 C．二次超静定结构 D．三次超静定结构 4．设矩形截面对其一对称轴z的惯性矩为lz，则当长宽分别为原来的2倍时，该矩形截面对z的惯性矩将变为 (D ) A．2Iz B．4Iz C．8Iz D．16Iz 5．图示中四个力F1、F2、F3、F4对B点之矩是(A ) A．mB(F1) =0 B．mB(F2)=F21 C．mB(F3)=F31cos45° D．mB(F4)=F44 6下列说法中不正确的是：（A ） A力使物体绕矩心逆时针旋转为负 B平面汇交力系的合力对平面内任一点的力矩等于力系中各力对同一点的力矩的代数和 C力偶不能与一个力等效也不能与一个力平衡 D力偶对其作用平面内任一点的矩恒等于力偶矩，而与矩心无关 7. 细长杆件受压，破坏形态一般是（ D）。 A .受压破坏 B .受弯破坏 C .受剪破坏 D .失稳破坏 8. 不同强度等级的钢材，（ B）相等。 A .极限强度 B .弹性模量 C .极限应变 D .屈服台阶 9. 固定铰支座对于结构不会产生（D ）。 A .垂直力约束 B .水平力约束 C .斜向力约束 D .力矩约束 10．材料力学中的内力是指（C ） A. 物体内部的力 B. 物体内部各质点间的相互作用力 C. 由外力作用引起的各质点间相互作用力的改变量 D. 由外力作用引起的某一截面两侧各质点间相互作用力的合力的改变量 二、多选题（每小题2分，满分10分） 1.工程设计中工程力学主要包含以下内容：（ABC ） A分析作用在构件上的力，分清已知力和未知力。 B选择合适的研究对象，建立已知力和未知力的关系。 C应用平衡条件和平衡方程，确定全部未知力 D确定研究对象，取分离体 2平面汇交力系向汇交点以外的一点简化，其结果可能是：（AB ） A一个力 B一个力和一个力偶 C一个合力偶 D一个力矩 3构件的强度、刚度、稳定性分别指（要求按顺序选择）( CAB )。 (A)在外力作用下构件抵抗变形的能力 (B) 在外力作用下构件保持原有平衡态的能力(C) 在外力作用下构件抵抗破坏的能力 (D) 在外力作用下构件抵抗弯曲的能力 4．作用在刚体上仅有二力、，且，则此刚体（ C ）； 作用在刚体上仅有二力偶，其力偶矩矢分别为，且，则此刚体（ A ）。 A 一定平衡； B 一定不平衡； C 平衡与否不能判断。 D 平衡与不平失衡交替出现 5. 四个强度理论分别称为最大拉应力理论、最大拉应变理论和（AC ）。 A 畸变能密度理论 B 畸变能量场理论 C 最大切应力理论 D最小切应力理论 三、填空题（每空1分，满分10 分） 1.在剪切实用计算中，假定切应力在剪切面上是__均匀___ 分布的。 2.圆轴扭转角φ的正负号规定与对__扭矩的规定相同。 3.图示轴向受拉杆中，P、a、杆的抗拉 刚度EA均为已知， 该杆的总伸长量△l=Pa/EA。 4.衡量梁的弯曲变形程度的两个基本量是挠度和_转角___。 5.铆钉在工作时，可能的破坏形式有两种：___剪切_ ___破坏和挤压破坏。 6．若构件内的应力随时间作交替变化，则该应力称为___交变应力_ ___ ，构件长期在此应力作用下，会发生无明显塑性变形的骤然断裂，这种破坏现象称为___疲劳破坏____。 7.工程中遇得到的物体，大部分是非自由体，那些限制或阻碍非自由体运动的物体称为__约束______。 8.力矩是使物体产生_转动_______效应的度量，其单位_N·M ________，用符号M表示，力矩有正负之分，_逆时针_______旋转为正。 四、画图题（每题10分，满分20分） 1. 如图所示，三铰拱桥又左右两拱铰接而成，在BC作用一主动力。忽略各拱的自重，分别画出拱AC、工程力学材料力学答案
工程力学期末试卷
最新工程力学(静力学与材料力学)第四版习题答案
工程力学材料力学答案-第十一章解析
工程力学材料力学答案-第十一章
工程力学试题及答案
工程力学试卷合集
工程力学--材料力学(北京科大、东北大学版)第4版第六章习题答案
工程力学试卷A答案
相关主题
文本预览