材料力学试卷及答案
一、低碳钢试件的拉伸图分为、、、四个阶段。(10分)
］=140MPa,压杆AB采用横二、三角架受力如图所示。已知F=20kN,拉杆BC采用Q235圆钢，［σ
钢
d和压杆AB的横截面边长
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）
2
五、图示为一外伸梁，l=2m，荷载F=8kN，材料的许用应力[σ]=150MPa，试校核该梁的正应力强度。(15分)
60mm
4F
F
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)
。
八、图示圆杆直径d =100mm ，材料为Q235钢，E =200GPa ，λp =100，试求压杆的临界力F cr 。(10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、 τ=87.５ＭＰa, 强度足够． 评分标准：T 3分，公式4分，结果3分。 四、
F cr
d
3m
1..5qa
F S 图 F S 图
—
—+
M 图
qa 2
qa 2／
评分标准：受力图、支座反力5分，剪力图5分，弯矩图5分。
五、σmax =155.8MPa ＞［σ］=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）σ１＝１４１.42 MPa ，σ＝０，σ３＝１４１.42 MPa ；（2）σr 4=245 MPa 。 评分标准：主应力5分，相当应力5分。 七、σmax =０.64 MPa ，σmin =-6.04 MPa 。 评分标准：内力5分，公式6分，结果4分。
八、Ｆc r =53.39kN
评分标准：柔度3分，公式5分，结果2分。
一、什么是强度失效、刚度失效和稳定性失效？
二、如图中实线所示构件内正方形微元，受力后变形 为图中虚线的菱形，则微元的剪应变γ为
？ A 、 α B 、 α-090 C 、 α2900- D 、 α2
答案：D
三、材料力学中的内力是指（ ）。
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。
q
答案：B
四、为保证机械和工程结构的正常工作，其中各构件一般应满足、
和三方面的要求。
答案：强度、刚度、稳定性
五、截面上任一点处的全应力一般可分解为方向和方向的分量。前者称为该点的，用表示；后者称为该点的，用表示。
答案：略
第二章内力分析
画出图示各梁的Q、M图。
qa
qa/4
5qa/4
qa2/4
qa
2
Q图
1.5q
a
qa
2.5qa
qa2
qa2
M图
第三章 拉伸与压缩
一、概念题
1、画出低碳钢拉伸时εσ-曲线的大致形状，并在图上标出相应地应力特征值。
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 。
c 、c
3、延伸率公式()%100/1?-=l l l δ中1l 指的是 ? 答案： D A 、断裂时试件的长度； B 、断裂后试件的长度； C 、断裂时试验段的长度； D 、断裂后试验段的长度。
2.5kN.m
2.5kN
7.5kN
5kN.m
2qa
4qa
qa 2
2qa 2
2
3qa 2
4、影响杆件工作应力的因素有（ ）；影响极限应力的因素有（ ）；影响许用应力的因素有（ ）。
A 、载荷
B 、材料性质
C 、截面尺寸
D 、工作条件 答案：A C B B D
5、对于 材料，通常以产生0.2%的 时所对应的 作为屈服极限，称为材料的屈服强度，并用记号 表示。
答案：无明显屈服阶段的塑性材料、 塑性应变、应力、2.0σ。
二、图示为简易悬臂式吊车简图，斜杆由两根50×50×5的等边角钢组成，横截面面积为961mm 2；水平杆由两根10号槽钢组成，横截面面积为2548mm 2。材料都是A3钢，许用应力[]MPa 120=σ。不计两杆的自重，求允许的最大起吊重量G 。
2sin AC AC N G G
N ==
α AB AC BC N G G
N N 3cos sin cos ===α
αα
kN 32.115][=≤AC AC A N σ kN 766.552
1==AC N
G
kN 76.305][=≤AC AB A N σ kN 591.52932==AB N G
kN 766.55},{][min 21==G G G
三、图示变截面杆由两种材料制成。AE 段为铜质，EC 段为钢质。钢的许用应力[]MPa 160=钢σ，铜的许用应力为[]MPa 120=铜σ。AB 段横截面面积是BC 段横截面面积的两倍，2mm 1000=AB A 。外力作用线沿杆轴线方向，kN 60=P 。试对此杆进行强度校核。又若已知GPa 210=钢E ，GPa 100=铜E 。试计算杆的纵向变形和AB 截面的相对位移。
P N AD 2-= P N N EB DE -==
P N BC =
铜杆 MPa 120max =σ 压应力 钢杆 MPa 120max =σ 拉应力
mm 94.0-=?AC l mm 8.1-=?AB
四、图示结构，矩形截面梁AB 和圆形截面杆CD 所用材料相同，已知材料许用应力
MPa 160][=σ。CD 杆的直径d =20mm ，试求
（1）结构的许可载荷[P ]；
（2）画出梁危险截面的正应力分布图。
P N CD 5.1=
kN 51.33N 33510][3
2
][321==??=≤A N P CD σ
P M ?=1000max ][1000σσ≤==W P
W M
kN 88.26N 2688061207010001601000][2
2==?=≤W P σ
kN 88.26},{][min 21==P P P
剪切
一、判断剪切面和挤压面时应注意：剪切面是构件的两部分有发生 的平面；挤压面是构件 的表面。
答案：相互错动、接触
二、图示螺钉杆穿过刚度较大的水平梁并由螺帽悬挂，螺杆下端悬挂一重为P 的物体。试分别写出螺钉的
剪切应力 ； 挤压应力 ； 拉伸应力 。
答案： 拉伸强度： 剪切强度： 挤压强度：
2
4d P A P πσ== dh P A Q πτ='= )(422d D P
A P bs bs bs -==πσ 三、拉杆头部尺寸如图所示，已知接头的许用切
应力[τ]=100MPa ，许用挤压应力[σbs ]=200MPa 。试校核拉杆头部的强度
120
dh
P πτ=
(
)
2
2
4d
D P
bs -=
πσ
四、如图所示，厚度为t 的基础上有一方柱，柱受轴向压力P 作用，则基础的剪切面面积为 ，挤压面积为
答案：
A = 2at A bs =a 2
五、如图所示两板用圆锥销联结，则圆锥销的受剪切面积为（ ）；计算挤压面积为（ ）。
A 、241D π
B 、2
4
1d π
C 、()
2
24
1d D -π
D 、 2
241??
?
??+d D π E 、()d D h +4 F 、()D d h +34
第五章 扭转
一、实心圆轴1和空心圆轴2横截面面积相同，受相同的扭矩作用，若空心圆轴的内、外径之比
α=0.6，求空心圆轴与实心圆轴最大切应力之比
()()1
max 2
max ττ。
答案：0.588
二、试画出下列各圆截面上的扭转剪应力分布
答案：略
三、在图示受扭圆轴横截面上的剪应力分布图中，正确答案是 。
(A) (B) (C) (D) 答案：D
四、一内外径之比为 α = d / D 的空心圆轴，当两端承受扭转力偶矩时，横截面上的最大剪应力为 τ，则内圆周处的剪应力有四种答案：
（A ）τ； （B ）ατ； （C ）(1-α3) τ； （D ）(1-α4) τ
正确答案是 。
答案：B
五、两根直径相同而长度及材料不同的圆轴，在相同扭矩作用下，其最大切应力和单位长度扭转角之间的关系是（ ）。
A 、2max 1max ττ=，21θθ=
B 、2max 1max ττ=，21θθ≠
C 、2max 1max ττ≠，21θθ=
D 、2max 1max ττ≠，21θθ≠ 答案：
B
六、在扭转破坏实验中，低碳钢圆试样沿 剪断；铸铁圆试样沿 拉断。
答案：横截面、近似450斜截面
第六章 弯曲应力
一、概念题
1、图示铸铁简支梁，当梁的横截面面积一定时，最合理的截面形状是 ?
答案：D
2
答案：略
3、为了提高梁的承载能力，梁的支座有图示四种方案，合理方案是 。 (A)
(B)
(C) (D)
答案：D
A
B
C
D
4、如图所示圆截面悬臂
梁，若梁的其他条件不变，而直径增加一倍，
则其最大正应力是
原来的 倍。
答案：八分之一
5、梁的横截面形状如图所示。 圆截面上半部有一圆孔。在xoy 平面 内作用有正弯矩M ，(1)试画出正应力 分布图；(2)绝对值最大的正应力位置
有以下四种答案：
A 、 a 点
B 、 b 点
C 、 c 点
D 、 d 点
正确答案是 。
答案：1、略；2、a 点。 二、图示简支梁AB ，若梁长l ，抗弯截面模量z W 和许用应力][σ均为已知。试求：
（1）当载荷P 直接作用在主梁AB 上时（图a ），求梁的许可载荷][1P 。
（2）若加一长为a 的辅助梁CD ，如图b 所示。不考虑辅助梁的强度，求梁的许用载荷][2P 。 （3）若辅助梁CD 的抗弯截面模量z W 和许用应力][σ与主梁AB 相同，求a 的合理长度。
答案： l W P ][4][1σ= a
l W P -=]
[4][1σ 2/l a =
(a )
(b)
三、铸铁梁载荷及反力如图所示，。已知：I z =188×106mm 4。求：（1） 画出梁的弯矩图及危险截面的正应力分布图，（2）求该梁的最大拉应力σ+ max 及最大压应力σ-max ，并指出发生在哪个截面及哪些点。
答案：1、略
2、 MPa 94.23max max ==+
+C σσ （C 截面的上边缘各点）
MPa 87.47max max ==-
-B σσ （B 截面的上边缘各点）
四、图示T 形截面简支梁,[+σ]=30Mpa, [-σ]=60Mpa,z I =763×4
410mm , E =120Gpa 。 求：（1）梁的许用载荷[P ]；（2）若梁倒置，[P ]=？。
答案： 由][max max max σσ≤=
y I M Z 4max Pl M = ][4][max σl
y I P Z
= （1）kN 2.5][==+P （2）kN 4.10][=-P kN 8.8][=+P
五、图示矩形截面木梁。已知kN 10=P ，m 2.1=a ，木材的许用应力MPa 10][=σ。设梁横截面
的高、宽比为2=b
h
答案： 由][max max σσ≤=Z
W M M mm 122]
[23][3
===σPa
b 第七章 弯曲变形
（单位：
一、 图示连续梁中，梁AB 与BC 用铰链联接，A 处为固定端约束，CD 为直杆。梁的抗弯刚度为EI ，杆CD 的抗拉（压）刚度为EA
答案：
00==A A y θ
右左C C CD C l y
θθ=?=
二、悬臂梁如图所示，画出挠曲线的大致形状。
答案：
左段各点无位移；中段上弯，且开口向上；
右段不弯曲，但有牵连位移。
三、简支梁如图所示,试写出当用积分法求梁的挠度时确定积分常数的支承条件和连续条件。
答案：
)
(0B b a k aP
y y A +=
=
右左右左C C C C y y θθ==
四、等截面直梁在弯曲变形时，挠曲线曲率最大发生在（ ）处。 A 、挠度最大 B 、转角最大 C 、剪力最大 D 、弯矩最大
答案：D
五、用叠加法求梁的位移时，应满足的条件是：1. ；2. 。 答案：线弹性、小变形
第九章 应力状态与强度理论
一、概念题
1. 对于图示三种应力状态(a)、(b)、(c) 之间的关系,有下列四种答案：
A 、 三种应力状态等价；
B 、 三种应力状态均不等价；
C 、 (b)和(c) 等价；
D 、(a)和(c) 等价。正确的答案是 。
x
答案：D
2. 图示单元体的三个主应力为：σ 1 =
；
σ 2 = ；σ 3 = 。
答案：10、0、-10
3. 承受轴向拉压的等截面杆，在杆内任一点处（ ）。
A 、无切应力
B 、无切应变
C 、纵截面无正应力
D 、无横向线应变 答案：C
4. 若单元体任一截面上的切应力均为零，试绘出该单元体可能有的平面应力状态。 答案：略
5. 第一和第二强度理论只适用于脆性材料；第三和第四强度理论只适用于塑性材料。这种说法是否正确，为什么？
二、受力构件内某点处，原始单元体应力如图所示。试求主应力、主平面方位角和最大切应力。
（单位MPa ） 答案：
402040-=-=-=xy y x τσσ
???-=??
?2
.712
.11min max σσ 2.7102
.11321-===σσσ 单位：MPa
4022tan
1
-=--=
-y
x xy
σστα 003.446.882==αα
2.412
min
max max =-=
σστ
三、已知平面应力状态如图所示（单位MPa ），试求：（1）主应力；（2）该平面内的最大切应
力。
° （a ） （b ）
（c ）
答案：
???-=??
?7
57
min max σσ 70
57
321-===σσσ
322
min
max max =-=
σστ
四、 钢构件内某点的应力状态如图所示（应力单位MPa ），材料弹性模量E =200GPa ，泊松比3.0=μ
。试求
对角线AC 的长度改变。
MPa 5.350
30=σ
MPa 5.50120-=σ
()
mm E
AC AC
AC 3120301029.91
5000?=-?==?μσσε 五、两端封闭的铸铁圆筒，其内径d =100mm ，壁厚t =10mm ，承受内压p =5MPa ，并且在两端受轴向压力P =100kN 的作用，材料的许用拉应力[σ]=40 MPa ，试用第三强度理论校核其强度。（可近似地看作薄壁圆筒）
答案： 环向 30.25
径向 15.125-7.23=28.937=-13.81 第三相当应力 44.06 不满足强度条件。
第九章 组合变形
一、概念题
1. 图示结构中，杆1发生 变形；杆2发生 变形；杆3发生 变形。 答案：
拉伸、压缩、弯曲
2. 应用叠加原理分析组合变形杆内的应力，应满足的条件为：1. ； 2. 。 答案：线弹性、小变形
3. 斜弯曲时危险点处于 向应力状态；拉（压）与弯曲组合变形时危险点处于 向应力状态；扭转与弯曲组合变形时危险点处于 向应力状态。 答案：单、单、双
50
4. 构件受偏心压力作用时，外力作用点离截面形心愈近，则中性轴距形心愈 ；当外力作用点位于截面形心附近一区域内时，可保证截面上不产生拉应力，这一区域成为 。 答案：近、压力中心
5. 在斜弯曲中，横截面上危险点的最大正应力、截面挠度都分别等于两相互垂直平面内的弯曲正应力、挠度的叠加，这两种叠加有何不同。 答案：代数叠加、矢量叠加
二、图示ABC 折杆，C 端受平行于y 轴的力P =1 kN ，材料为钢质，[σ]=160MPa 。试用第三强度理
论计算圆轴AB 的直径d 。
答案： 危险截面：固定端
Pl M Pa
T == mm 100mm
50==l a
[]σσ≤+=Z W T
M 2
2
323
d W Z π=
[]mm 2.19323
122=???
?????+≥σπT M d
三、等截面钢轴如图所示。主动轮C 上的力h P 为水平方向，直径为500，从动轮的直径为800，钢轴材料的许用应力65][=σMPa 。若轴传递的功率为20马力，转速150rpm ，212V V P P =，试按形状
答案：
Nm
5.
936
=
m N
3799
=
h
P
N
2375
2
=
V
P N
4650
2
2
1
=
=
V
V
P
P
Nmm
949750
2
500
)
(
max
=
=
h
Z
P
M Nmm
2850000
2
800
3
)
(
2
max
=
=
V
y
P
M
危险截面为B处横截面。mm
44
.
76
]
[
)
(
32
3
2
2
max
=
?
+
=
σ
π
m
M
d y
四、图示为中间开有切槽的板，已知kN
80
=
P，m m
80
=
h，m m
10
=
b，m m
10
=
a。试求板内最大应力，并与没有开口时比较。
答案：
开口P
a
P
M=
=N
2
MPa
3.
163
max
=
+
=
A
N
W
M
σ不开口MPa
100
=
=
A
N
σ
五、已知图示钢杆的πkN
4
1=
P，πkN
60
2=
P，m=4πkN?m，l=0.5m，直径d=100mm，]
[σ=160Mpa。校核该杆的强度。
答案：
MPa
88
2=
+
=
A
P
W
M
σ
MPa
64
=
=
p
W
m
τMPa
3.
155
42
2
3
=
+
=τ
σ
σr
六、图示铣刀C的直径D = 90 mm，切削力Pz = 2.2 kN，圆截面刀杆AB长l= 320 mm，许用应力[σ] = 80 MPa，Me为绕x轴外力偶矩，AB AB的直径d。
答案：
2D P M T Z e == 4l P M Z =][3232
23σπσ≤+=d
T M r mm 5.29=d
第十章 压杆稳定
一、概念题
1.影响压杆临界力大小的因素有 、 、 、 。
2.关于压杆临界力的含义，下列几种说法正确的有（ ）。 A 、压杆横截面上应力达到比例极限时的压力值； B 、压杆能维持稳定直线平衡形态时的最大压力值； C 、压杆丧失稳定直线平衡形态时的最小压力值； D 、压杆在弯曲平衡形态时的压力值；
E 、压杆由稳定平衡过渡到不稳定平衡时的压力值；
F 、压杆丧失承载能力时的最小压力值。
3.一端固定、一端为弹性支撑的压杆如图所示，其长度系数的范围为（ ）。
A 、7.0<μ；
B 、2>μ；
C 、27.0<<μ；
D 、不能确定。 答案：C
4.
条件？
成绩 材料力学试题A 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My*,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、应力 幅度a分别为（）。 A -10、20、10； B 30、10、20； 1 丄 C 3、20、10； D 3、10、20。 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，努力下次过试题共 3页 第1页 （屁力单伸为MP2
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(b)刚度方面的要求构件对变形的抵 抗能力(c)稳定性方面的要求构件 对干扰的抵抗能力 （2）材料力学的任务： 保证上述三方面要求的情况下尽可能节省材料，即为构件既安全又经济地使用提供理论基础。 2．变形固体及基本假设 变形固体：一切固体在受力时或多或少有一定的变 形，统称为变形固体。基本假设：在材料力学中， 以材料宏观上的性质为基础提出以下假设 1）材料连续性假设材料毫无空隙地充满整个空间。 2）材料均匀性假设在有效的范围内材料处处均匀。 3）各向同性假设材料沿各方向具有相同的性质。 4）小变形假设应变比较小，远小于1 （线性弹性规律，平面假设， 圣维南原理） 3．外力与内力的概念 外力：是反映施加到构件上的外部载荷（包括支座反力）。
工程力学B 第二部分：材料力学 扭转 1、钢制圆轴材料的剪切弹性模量G=80Gpa，[]=50Mpa,m o 1 ] [= '?,圆轴直径d=100mm;求(1)做出扭矩图;(2)校核强度;(3)校核刚度;(4)计算A,B两截面的相对扭转角. 解： 3 max max 3 610 30.57[]50 (0.1) 16 t T MPa MPa W ττ π ? ===<= ? 030 max00 max 94 180610180 0.44[]1 8010(0.1) 32 m m p T GI ?? π ππ ? '' =?=?=<= ??? 30 94 (364)210180 0.0130.73 8010(0.1) 32 AB p Tl rad GI φ ππ +-?? ===?= ??? ∑ 2、图示阶梯状实心圆轴，AB段直径d1=120mm，BC段直径d2=100mm 。扭转力偶矩M A=22 kN?m，M B=36 kN?m，M C=14 kN?m。材料的许用切
应力[ = 80MPa ，（１）做出轴的扭矩图；（２）校核该轴的强度是否满足要求。 解：（1）求力，作出轴的扭矩图 （2）计算轴横截面上的最大切应力并校核强度 AB段：1 1,max 1t T W τ= () 3 3 3 2210 64.8MPa π 12010 16 - ? == ?? []80MPa τ <= BC段： () 3 2 2,max3 3 2 1410 71.3MPa π 10010 16 t T W τ - ? === ?? []80MPa τ <= 综上，该轴满足强度条件。 3、传动轴的转速为n=500r/min，主动轮A输入功率P1=400kW，从动轮B，C分别输出功率P2=160kW，P3=240kW。已知材料的许用切应力[]=70MP a，单位长度的许可扭转角[，]=1o/m，剪切弹性模量G=80GP a。(1)画出扭矩图。(2)试确定AB段的直径d1和BC段的直径d2；(3)主动轮和从动轮应如何安排才比较合理?为什么？ 解：（1）
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)
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。
第二章轴向拉伸和压缩 杆的总伸长: 杆下端横截面上的正应力: 2.4 两种材料组成的圆杆如图所示，已知直径d 40mm ，杆的总伸长 2.1 求图示杆1 1、2 2、及3 解: 1 1截面，取右段如（a ） F X 0，得卩阳0 2截面，取右段如（b ） F X 0，得 F N2 P 3截面，取右段如（c ） 2.2 图示杆件截面为正方形，边长a 20cm ，杆长l 4m ， 2kN/m 3 。 在考虑杆本身自重时，1 1和2 2截面上的轴 10kN ，比重 解: 1 1截面，取右段如（a ） F X 0，得 2 F N 1 la /4 0.08kN 2截面，取右段如（b ） F x 0，得 F N 2 3la 2 /4 P 10.24kN 2.3 横截面为10cm 2 的钢杆如图所示，已知 P 20kN ，Q 杆的总伸长及杆下端横截面上的正应力。 E 钢200GPa 。 解：轴力图如图。 20kN 10cm F N I 1 2 EA c 20000 0.1 门 “ 5 2 9 210m ■- 20kN 10cm 10cm F N 图 F N 20000 A 1000 20 MPa 2 1.26 10 cm 。 试求荷载P 及在P 作用下杆内的最大正应力。(E 铜80GPa ， E 钢200GPa )。 解：由I 巳，得 EA 4 4 0.4 4 0.6 、 1.26 10 4 P( 9 2 6 9 2 6) 仁 40cm B 铜、C 60cm P
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 k A 1200， k B 1000，标距长为 s 20cm ，受压后变形仪的读数增量为 n B 10mm ，试求此材料的横向变形系数 （即泊松比）。 泊松比为: 解：由强度条件「得 解：纵向应变: n A n B sk s 36 20 1200 0.0015 横向应变: 20 1000 0.0005 A 解得： P 16.7kN 杆内的最大正应力: F N ~A 4 16700 40^" 13.3MPa n A 36mm ， 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 d 1 20mm ， E 1 200GPa ，杆2为铜质圆杆，直径d ? 25mm ，E 2 100GPa ，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P 30kN ，则两杆内正应力各为多少? 解：F N 1 Px/2。F N 2 P(2 x)/2 ⑴要使刚梁AB 持水平，则杆 1和杆2的伸长量相等, 2 (m 1.5m 解得: -P C Px 1.5 4 P(2 2 200 20 100 0.9209m x) 1 4 252 2m F N1/A 4Px/2 d 2 4 30000 0.9209 F N 2/A 4P(2 x)/2 d 2 2 202 4 30000 1.0791 44MPa 252 33MPa IB 2.7横截面为圆形的钢杆受轴向拉力 100kN ，若杆的相对伸长不能超过丄，应力 2000 不得超过120MPa ，试求圆杆的直径。 200GPa 4P 4 100000 []，120 106 32.6mm
材料力学试卷及答案套 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-
材料力学4 一、选择题（每小题2分，共计10分。） １、应力和内力有何不同。（） a、应力等于内力。 b、应力等于内力的代数和。 c、应力是矢量。 d、应力是内力的集度。 2、实心圆轴受扭，当其直径增加一倍时，则最大剪应力是原来的 （）
a 、21倍。 b 、41倍。 c 、81倍。 d 、 16 1倍。 3、关于剪力、弯矩的正负号与坐标的选择有无关系有以下四种说法，那种方法正确。（ ） a 、它们都与坐标系的选择无关。 b 、它们都与坐标系的选择有关。 c 、剪力正负号与坐标系的选择无关；而弯矩则有关。 d 、剪力正负号与坐标系的选择有关；而弯矩则无关。 4、弯曲正应力公式的应用条件是：（ ） a 、适用所有弯曲问题。 b 、纯弯曲、等截面直梁。 c 、平面弯曲、弹性范围。 d 、平面弯曲、剪应力为零。 5、在压杆稳定问题中，临届力什么时候可以用P cr =π2EI /(μl )2计算。（ ） a 、很长的杆。 b 、很细的杆。 c 、弹性模量小的杆。 d 、柔度大于一定数值的杆。
二、简答题（每题4分，共计8分） 1、切应力τ正应力σ分别表示什么？ 2、试叙述求解静不定梁的变形比较法。 三、两钢杆如图所示，已知截面积A 1=1cm 2, A 2=2cm 2；材料的弹性模量 E=210GPa,线膨胀系数α＝12.5×10-61/o C 。当温度升40o C 时，试求两杆内的最大应力。（18分） ·m ，m B ＝7.20kN ·m ，m C ＝4.21kN ·m ，许 [θ]＝1o /m,剪切模量G ＝80Gpa 。确定该轴的直径。（16分） 五、绘制图示静定梁的弯矩图和剪力图。（12分） m m m
《材料力学》课程教学大纲 二、教学目标 了解材料力学的基本理论、基本概念和基本分析方法。使学生能科学地辨认材料力学中的各种概念、原理、专业术语，使学生知道材料力学中各种构件的分类、受力过程和变化倾向。理解材料力学中杆件和梁的几种变形形式。使学生能用自己的语言对各种理论知识加以叙述、解释和归纳，并且能够指出各部分知识之间的内在联系和相互区别。 熟悉各种概念、原理和定律，掌握其计算与应用的方法。具体反映在： 1. 对材料力学的基本理论、基本概念和基本分析方法有明确的认识。 2. 掌握一般杆类零件和构件的受力与变形原理，具有绘出其合理的力学计算简图的初步能力。 3. 能够熟练地分析与计算杆件在拉、压、剪、扭、弯时的内力，绘制相应的内力图。 4. 能够熟练地分析与计算杆件在基本变形下的应力和变形，并进行相应的强度和刚度计算。 5. 对应力状态理论与强度理论有明确的认识，并能够将其应用于组合变形情况下的强度计算。对应变状态有关概念有一定了解和认识。 6. 熟练地掌握简单超静定问题的求解方法。 7. 能够熟练地分析与计算理想中心受压杆件的临界荷载和临界应力，并对国家现行钢结构设计规范所规定工程压杆的稳定计算方法，有深入地了解和认识，并能够熟练地进行压杆的稳定性计算。 8. 对杆件的应变能有关概念、基本原理和基本定理有一定认识和掌握，并能够熟练地用来计算简单梁、扭转圆轴和简单拉压杆结构的位移，进而计算简单超静定问题的内力。 9.对于常用材料的基本力学性能及其测试方法有初步认识。 10. 对于电测实验应力分析的基本原理和方法有初步认识。 三、教学内容与教学要求 1.绪论 内容要求：了解材料力学的任务、变形固体的概念；理解变形固体的基本假设；熟悉杆件变形的基本形式分类。 重点：杆件的四种基本变形。 难点：理解变形固体的四个基本假设。
一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填 在题干的括号内。每小题2分，共20分) 1.轴的扭转剪应力公式τρ=T I P ρ 适用于如下截面轴( ) A.矩形截面轴 B.椭圆截面轴 C.圆形截面轴 D.任意形状截面轴 2.用同一材料制成的实心圆轴和空心圆轴，若长度和横截面面积均相同，则抗扭刚度较大 的是哪个?( ) A.实心圆轴 B.空心圆轴 C.两者一样 D.无法判断 3.矩形截面梁当横截面的高度增加一倍、宽度减小一半时，从正应力强度考虑，该梁的承 载能力的变化为( ) A.不变 B.增大一倍 C.减小一半 D.增大三倍 4.图示悬臂梁自由端B的挠度为( ) A. ma a EI () l- 2 B. ma a EI 3 2 () l- C. ma EI D. ma a EI 2 2 () l- 5.图示微元体的最大剪应力τmax为多大?( ) A. τmax=100MPa B. τmax=0 C. τmax=50MPa D. τmax=200MPa 6.用第三强度理论校核图示圆轴的强度时，所采用的 强度条件为( ) A. P A M W T W Z P ++ ()() 242≤［σ］ B. P A M W T W Z P ++≤［σ］ C. ()() P A M W T W Z P ++ 22≤［σ］ D. ()() P A M W T W Z P ++ 242≤［σ］ 7.图示四根压杆的材料、截面均相同，它 们在纸面内失稳的先后次序为( ) A. (a),(b),(c),(d)
B. (d),(a),(b),(c) C. (c),(d),(a),(b) D. (b),(c),(d),(a) 8.图示杆件的拉压刚度为EA，在图示外力作用下其变形能U的下列表达式哪个是正确的?( ) A. U=P a EA 2 2 B. U=P EA P b EA 22 22 l + C. U=P EA P b EA 22 22 l - D. U=P EA P b EA 22 22 a + 9图示两梁抗弯刚度相同，弹簧的刚度系 数也相同，则两梁中最大动应力的关系 为( ) A. (σd) a =(σd) b B. (σd) a >(σd) b C. (σd) a <(σd) b D. 与h大小有关 二、填空题(每空1分，共20分) 1.在材料力学中，为了简化对问题的研究，特对变形固体作出如下三个假设：_______，_______，_______。 2.图示材料和长度相同而横截面面积不同的两杆，设材料的重度为γ，则在杆件自重的作用下，两杆在x截面处的应力分别为σ(1)=_______，σ(2)=_______。 3.图示销钉受轴向拉力P作用，尺寸如图，则销钉内的剪应力τ=_______，支承面的挤压应力σbs=_______。
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
材料力学课后习题答案 欢迎大家来到，本人搜集整理了材料力学课后习题答案供大家查阅，希望大家喜欢。 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1
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1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
练习1 绪论及基本概念 1-1 是非题 （1）材料力学是研究构件承载能力的一门学科。（ 是 ） （2）可变形固体的变形必须满足几何相容条件，即变形后的固体既不可以引起“空隙”，也不产生“挤入”现象。 （是 ） （3）构件在载荷作用下发生的变形，包括构件尺寸的改变和形状的改变。（ 是 ） （4）应力是内力分布集度。（是 ） （5）材料力学主要研究构件弹性范围内的小变形问题。（是 ） （6）若物体产生位移，则必定同时产生变形。 （非 ） （7）各向同性假设认为，材料沿各个方向具有相同的变形。（F ） （8）均匀性假设认为，材料内部各点的力学性质是相同的。 （是） （9）根据连续性假设，杆件截面上的内力是连续分布的，分布内力系的合力必定是一个力。（非） （10）因为构件是变形固体，在研究构件的平衡时，应按变形后的尺寸进行计算。（非 ） 1-2 填空题 （1）根据材料的主要性质对材料作如下三个基本假设：连续性假设 、均匀性假设 、 各向同性假设 。 （2）工程中的 强度 ，是指构件抵抗破坏的能力； 刚度 ，是指构件抵抗变形的能力。 （3）保证构件正常或安全工作的基本要求包括 强度 ， 刚度 ，和 稳定性 三个方面。 （4）图示构件中，杆1发生 拉伸 变形，杆2发生 压缩 变形， 杆3发生 弯曲 变形。 （5）认为固体在其整个几何空间内无间隙地充满了物质，这样的假设称为 连续性假设 。根据这一假设构件的应力，应变和位移就可以用坐标的 连续 函数来表示。 （6）图示结构中，杆1发生 弯曲 变形，构件2 发生 剪切 变形，杆件3发生 弯曲与轴向压缩组合。 变形。 （7）解除外力后，能完全消失的变形称为 弹性变形 ，不能消失而残余的的那部分变形称为 塑性变形 。 （8）根据 小变形 条件，可以认为构件的变形远 小于 其原始尺寸。
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
第十五章动荷载 一、教学目标和教学内容 1．教学目标 通过本章学习，唤起学生对动荷载问题的注意。 让学生知道动荷载问题的两个方面，目前应当掌握在较简单的工程问题中，动荷载引起杆件的应力、应变和位移的计算。对于材料在动荷载下的力学行为，以后根据工作的需要再进一步补充学习。 让学生掌握动荷载问题的基本知识，如杆件作等加速运动时的应力计算，作等速旋转圆盘的应力分析，简单的自由落体冲击和水平冲击，以及循环应力问题的有关概念。 能够深刻认识动荷系数概念，并能够熟练地进行杆件作等加速运动时的应力计算，作等速旋转圆盘的应力分析，完成简单的自由落体冲击和水平冲击的计算。 2．教学内容 介绍杆件作等加速运动拉伸、压缩及弯曲时的应力计算。 介绍等角速度旋转的动荷应力计算。 讲解简单冲击时，能量守恒的基本方程，分别导出自由落体冲击和水平冲击时的动荷系数公式，及杆件经受冲击时的应力计算公式。 二、重点难点 重点：建立三类动荷载概念。 掌握杆件作等加速运动时的应力计算。 作等速旋转圆盘的应力分析。 简单的自由落体冲击和水平冲击问题的计算 难点：对动静法和动荷系数的理解。 对于动荷载问题与静荷载问题的联系与区别。 在简单冲击问题中，被冲击杆件冲击点的相应静荷位移的理解和计算，特别是水平冲击时的静荷位移的理解和计算。 三、教学方式 采用启发式教学，通过提问，引导学生思考，让学生回答问题。 四、建议学时 3学时 五、讲课提纲 1、概述 前面研究了静荷载作用下的强度、刚度和稳定性问题。所谓静荷载（Static Load）是指构件所承受的荷载从零开始缓慢地增加到最终值，然后不再随时间而改变。这时，构件在变形过程中各质点的加速度很小，加速度对变形和应力的影响可以忽略不计。当荷载引起构件质点的加速度较大，不能忽略它对变形和应力的影响时，这种荷载就称为动荷载（Dynamic Load）。 构件在动荷载作用下产生的应力和变形分别称为动应力（Dynamic Stress）和动变形（Dynamic Deformation）。实验表明，在静荷载下服从胡克定律的材料，
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
材料力学精选练习题答案 一、是非题 1.1 材料力学主要研究杆件受力后变形与破坏的规律。 1.内力只能是力。 1.若物体各点均无位移，则该物体必定无变形。 1.截面法是分析应力的基本方法。二、选择题 1.构件的强度是指，刚度是指，稳定性是指。 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其原有的平衡状态的能力 C. 在外力作用下构件抵抗破坏的能力 1.根据均匀性假设，可认为构件的在各点处相同。 A. 应力 B. 应变 C. 材料的弹性常数 D. 位移 1.下列结论中正确的是 A. 内力是应力的代数和 B. 应力是内力的平均值 C. 应力是内力的集度 D. 内力必大于应力 参考答案：1.1 √ 1.× 1.√ 1.× 1.C,A,B 1.C 1.C 轴向拉压 一、选择题 1. 等截面直杆CD位于两块夹板之间，如图示。杆件与夹板间的摩擦力与杆件自重保持平衡。设杆CD两侧的摩擦力沿轴线方向均匀分布，且两侧摩擦力的集度均为q，杆
CD的横截面面积为A，质量密度为?，试问下列结论中哪一个是正确的？ q??gA； 杆内最大轴力FNmax?ql；杆内各横截面上的轴力FN? ?gAl 2 ； 杆内各横截面上的轴力FN?0。 2. 低碳钢试样拉伸时，横截面上的应力公式??FNA适用于以下哪一种情况? 只适用于?≤?p；只适用于?≤?e； 3. 在A和B 和点B的距离保持不变，绳索的许用拉应力为[? ]取何值时，绳索的用料最省？ 0； 0； 5； 0。 4. 桁架如图示，载荷F可在横梁DE为A，许用应力均为[?]。求载荷F 的许用值。以下四种答案中哪一种是正确的？ [?]A2[?]A ；； 32 [?]A； [?]A。 5. 一种是正确的？ 外径和壁厚都增大；
机械性能（硬度）实验教案 一、【实验教学目标】 知识目标： 1、了解硬度测定的基本原理及应用范围。 2、了解布氏、洛氏硬度试验机的主要结构及操作方法。 3、掌握布氏和洛氏硬度的测量范围及其测量步骤和方法； 4、掌握数据处理的方法 能力目标； 根据被检测材料正确选用标尺，掌握读数显微放大仪的读数方法情感目标： 1、通过材料硬度的检测，培养认真严谨的工作精神。 2、通过材料硬度的检测，培养学生规范的操作习惯。 安全目标： （1）确保人身安全。 （2）确保在试验过程中按照操作规程操作，确保人身、设备完好无损。 二、【教学重点】 布氏硬度与洛氏硬度的检测标尺选择方法 三、【教学难点】 读数显微镜读取布氏硬度的压痕尺寸及数据处理方法 四、【教学设计】 （1）通过对材料机械性能的知识回顾，引出材料硬度检测的途径。 （2）示范引导学生掌握硬度检测过程中应注意事项，硬度机的正确操作使用方法。 （3）学生分组4人一组进行试验，对试件试验数据学会查表确定硬度值。 （4）教师巡堂指导，及时发现问题，解决问题。 （5）归纳总结，促进学生对知识的掌握。 五、【实验仪器】 HB-3000B布氏硬度计，XRH-1500洛氏硬度计 六、【课时安排】
七、【教学过程】 实验引入（5分钟） 1、实验学习内容 ①硬度试验的物理意义和工程意义； ②布氏硬度和洛氏硬度的原理，适用范围；设备操作使用。 2、概述 金属的硬度可以认为是金属材料表面在接触应力作用下抵抗局部塑性变形、压痕或划痕的一种能力。硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念。硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形的能力越大，其耐磨性越高，材料产生塑性变形就越困难。另外硬度与其他机械性能（如强度指标σ b及塑性指标ψ和δ）之间有着一定的内在联系。所以从某种意义上说硬度的大小对于机械零件或工具的使用性能及寿命具有决定性意义，故通常将硬度值作为衡量材料耐磨性的重要指标之一。 测量硬度值的方法很多，在机械工业中广泛采用静压入法来测定硬度，压入法又分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。 压入法硬度试验的主要特点是： ①实验时应力状态最软，（即最大切应力远远大于最大正应力）因而不论是塑性材料还是脆性材 料均能发生塑性变形。 ②金属的硬度与强度指标之间存在如下近似关系： σ b=K*HB 式中：σ b ——材料的抗拉强度值； HB——布氏硬度值 K——系数 退火状态的碳钢K＝0.34~0.36 合金调质钢K＝0.33~0.35 有色金属合金K＝0.33~0.53 ③硬度值对材料的耐磨性、疲劳强度等性能也有一定的参考价值，通常硬度值高，这些性能也 就好。在机械零件设计图纸上对机械性能的技术要求，往往只标注硬度值，其原因就在于此。 ④硬度测量后由于仅在金属表面局部体积内产生很小压痕，并不损坏零件，因而适合于成品检
第一章绪论 一、选择题 1．根据均匀性假设，可认为构件的（C）在各处相同。 A．应力 B．应变 C．材料的弹性系数 D．位移 2．构件的强度是指（C），刚度是指（A），稳定性是指（B）。 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状态的能力 C．在外力作用下构件抵抗强度破坏的能力 3．单元体变形后的形状如下图虚线所示，则A点剪应变依次为图(a) （A），图(b) （C），图(c) （B）。 A．0 B．r2 C．r D．1.5r 4.下列结论中( C )是正确的。 A．内力是应力的代数和； B．应力是内力的平均值； C．应力是内力的集度； D．内力必大于应力； 5. 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（B）。 A．不相等； B．相等； C．不能确定； 6．为把变形固体抽象为力学模型，材料力学课程对变形固体作出一些假设，其中均匀性假设是指（C）。 A. 认为组成固体的物质不留空隙地充满了固体的体积； B. 认为沿任何方向固体的力学性能都是相同的； C. 认为在固体内到处都有相同的力学性能； D. 认为固体内到处的应力都是相同的。 二、填空题 1.材料力学对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。
2．材料力学的任务是满足强度，刚度，稳定性的要求下，为设计经济安全的构件提供必要的理论基础和计算方法。 3．外力按其作用的方式可以分为表面力和体积力，按载荷随时间的变化情况可以分为静载荷和动载荷。 4．度量一点处变形程度的两个基本量是（正）应变ε和切应变γ。 三、判断题 1．因为构件是变形固体，在研究构件平衡时，应按变形后的尺寸进行计算。（×）2．外力就是构件所承受的载荷。（×）3．用截面法求内力时，可以保留截开后构件的任一部分进行平衡计算。（√）4．应力是横截面上的平均内力。（×）5．杆件的基本变形只是拉(压)、剪、扭和弯四种，如果还有另一种变形，必定是这四种变形的某种组合。（√）6．材料力学只限于研究等截面杆。（×）四、计算题 1．图示三角形薄板因受外力作用而变形，角点B垂直向上的位移为0.03mm，但AB和BC 仍保持为直线。试求沿OB的平均应变，并求AB、BC两边在B点的角度改变。 解：由线应变的定义可知，沿OB的平均应变为 =（OB＇－OB）/OB=0.03/120=2.5× 由角应变的定义可知，在B点的角应变为 =－∠A C=－2(arctan) =－2(arctan)=2.5×rad
材料力学试题及答案Revised on November 25, 2020
1.轴的扭转剪应力公式τρ=T I P ρ适用于如下截面轴( C ) A.矩形截面轴 B.椭圆截面轴 C.圆形截面轴 D.任意形状截面轴 2.用同一材料制成的实心圆轴和空心圆轴，若长度和横截面面积均相同，则抗扭刚度较大的是哪个( C ) A. 实心圆轴 B.空心圆轴 C.两者一样 D.无法判断 3.矩形截面梁当横截面的高度增加一倍、宽度减小一半时，从正应力强度考虑，该梁的承载能力的变化为( B ) A.不变 B.增大一倍 C.减小一半 D.增大三倍 4.图示悬臂梁自由端B 的挠度为( B ) A.ma a EI ()l -2 B. ma a EI 32()l - C.ma EI D. ma a EI 22()l - 5.图示微元体的最大剪应力τmax 为多大( A ) A. τmax =100MPa B. τmax =0 C. τmax =50MPa D. τmax =200MPa 6.用第三强度理论校核图示圆轴的强度时，所采用的 强度条件为( D ) A. P A M W T W Z P ++()()242≤［σ］ B.P A M W T W Z P ++≤［σ］ C. ()()P A M W T W Z P ++22≤［σ］ D. ( )()P A M W T W Z P ++242≤［σ］ 7.图示四根压杆的材料、截面均相同，它 们在纸面内失稳的先后次序为( A ) A. (a),(b),(c),(d) B. (d),(a),(b),(c) C. (c),(d),(a),(b) D. (b),(c),(d),(a) 8.图示杆件的拉压刚度为EA ，在图示外 力作用下 其变形能U 的下列表达式哪个是正确的 ( A ) A. U=P a EA 22 B. U=P EA P b EA 2222l + C. U=P EA P b EA 2222l - D. U=P EA P b EA 2222a +
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