《材料力学》课后习题答案 详细

材料力学课后答案材料力学是一门研究材料的结构和性质以及力学行为的学科。

以下是材料力学课后习题的答案。

1. 对于一个材料试验样品的拉伸测试，如何计算应力和应变？答：应力是试样受到的外部力除以其截面积，应变是试样的长度变化除以其原始长度。

2. 当一根钢条受到拉伸力时，它的截面积会变大还是变小？为什么？答：当钢条受到拉伸力时，它的截面积会减小。

这是因为外部力导致钢条内部发生塑性变形，使其截面积减小。

3. 什么是杨氏模量？如何计算？答：杨氏模量是表征材料在受到应力时的变形能力的物理量。

它可以通过应力与应变之间的比率来计算，即杨氏模量=应力/应变。

4. 什么是泊松比？如何计算？答：泊松比是一个无量纲的物理量，它描述了材料在拉伸或压缩时的横向收缩量与纵向伸长量之间的比例关系。

它可以通过横向应变与纵向应变之间的比率来计算，即泊松比=横向应变/纵向应变。

5. 什么是屈服强度？如何确定屈服强度？答：屈服强度是材料在受到应力时开始产生塑性变形的应力值。

它可以通过拉伸测试或压缩测试中的应力-应变曲线来确定，屈服强度对应于曲线上的屈服点。

6. 材料的断裂强度是什么？如何计算？答：材料的断裂强度是指材料在受到拉伸或压缩的最大应力值。

它可以通过拉伸测试或压缩测试中的应力-应变曲线来确定，断裂强度对应于曲线上的断裂点。

7. 什么是韧性？如何评价材料的韧性？答：韧性是材料在受力过程中吸收能量的能力。

可以通过材料的断裂能量来评价韧性，断裂能量是在材料断裂前吸收的总能量。

8. 什么是冷加工和热加工？它们对材料性能有何影响？答：冷加工是在室温下对材料进行塑性变形，而热加工是在高温下对材料进行塑性变形。

冷加工会使材料变硬和脆化，而热加工则会使材料变软和韧性增加。

以上是材料力学课后习题的答案，希望对你的学习有所帮助。

如果有任何疑问，请随时向我提问。

材料力学课后习题答案1. 弹性力学。

1.1 问题描述，一根钢丝的弹性模量为200GPa，其截面积为0.01m²。

现在对这根钢丝施加一个拉力，使其产生弹性变形。

如果拉力为2000N，求钢丝的弹性变形量。

解答：根据胡克定律，弹性变形量与拉力成正比，与材料的弹性模量和截面积成反比。

弹性变形量可以用以下公式计算：$$。

\delta = \frac{F}{AE}。

$$。

其中，$\delta$表示弹性变形量，F表示拉力，A表示截面积，E表示弹性模量。

代入已知数据，可得：$$。

\delta = \frac{2000N}{0.01m² \times 200GPa} = 0.001m。

$$。

所以，钢丝的弹性变形量为0.001m。

1.2 问题描述，一根长为1m，截面积为$10mm^2$的钢棒，两端受到拉力为1000N的作用。

求钢棒的伸长量。

解答：根据胡克定律，钢棒的伸长量可以用以下公式计算：$$。

\delta = \frac{F \cdot L}{AE}。

$$。

其中，$\delta$表示伸长量，F表示拉力，L表示长度，A表示截面积，E表示弹性模量。

代入已知数据，可得：$$。

\delta = \frac{1000N \times 1m}{10mm² \times 200GPa} = 0.005m。

$$。

所以，钢棒的伸长量为0.005m。

2. 塑性力学。

2.1 问题描述，一块金属材料的屈服强度为300MPa，现在对其施加一个拉力，使其产生塑性变形。

如果拉力为500MPa，求金属材料的塑性变形量。

解答：塑性变形量与拉力成正比，与材料的屈服强度无关。

塑性变形量可以用以下公式计算：$$。

\delta = \frac{F}{A}。

$$。

其中，$\delta$表示塑性变形量，F表示拉力，A表示截面积。

代入已知数据，可得：$$。

\delta = \frac{500MPa}{300MPa} = 1.67。

华科材料力学课后答案1. 弹性力学。

1.1 问题一。

根据胡克定律，弹簧的伸长量与所受外力成正比。

即伸长量ΔL与外力F满足ΔL=kF，其中k为弹簧的弹性系数。

根据题意，当外力为100N时，弹簧的伸长量为5mm，求弹簧的弹性系数k。

解，根据胡克定律，伸长量ΔL与外力F成正比，即ΔL=kF。

代入已知条件ΔL=5mm，F=100N，解得k=0.05N/mm。

1.2 问题二。

一根钢棒的长度为2m，横截面积为2cm²，弹性模量为2×10^11N/m²。

当外力作用在钢棒上时，钢棒的伸长量为多少？解，根据胡克定律，伸长量ΔL与外力F成正比，即ΔL=FL/AE，其中F为外力，L为长度，A为横截面积，E为弹性模量。

代入已知条件F=100N，L=2m，A=2cm²=2×10^-4m²，E=2×10^11N/m²，解得ΔL=0.1mm。

2. 塑性力学。

2.1 问题一。

一块材料的屈服强度为200MPa，抗拉强度为400MPa。

求这种材料的屈服应力和极限应力。

解，屈服应力即屈服强度，为200MPa；极限应力即抗拉强度，为400MPa。

2.2 问题二。

一块材料在拉伸过程中，当外力达到1000N时发生塑性变形，而当外力继续增加到1500N时，材料发生断裂。

求这种材料的屈服强度和极限强度。

解，屈服强度为1000N，极限强度为1500N。

3. 疲劳力学。

3.1 问题一。

一根钢材在交变应力作用下，发生疲劳破坏，其疲劳极限为200MPa。

求该钢材在交变应力为150MPa时的寿命。

解，根据疲劳极限的定义，当交变应力小于疲劳极限时，材料不会发生疲劳破坏，因此寿命为无穷大。

3.2 问题二。

一根铝材在交变应力为100MPa时，其寿命为1000次循环。

求该铝材的疲劳极限。

解，根据题意，当交变应力为100MPa时，寿命为1000次循环，代入疲劳极限的定义，得到疲劳极限为100MPa。

第二章轴向拉(压)变形[习题2-1]试求图示各杆1-1和2-2横截面上的轴力，并作轴力图。

（a）解：（1）求指定截面上的轴力FN =-11FF F N -=+-=-222（2）作轴力图轴力图如图所示。

（b）解：（1）求指定截面上的轴力FN 211=-02222=+-=-F F N （2）作轴力图FF F F N =+-=-2233轴力图如图所示。

（c）解：（1）求指定截面上的轴力FN 211=-FF F N =+-=-222（2）作轴力图FF F F N 32233=+-=-轴力图如图所示。

（d）解：（1）求指定截面上的轴力FN =-11F F a aFF F qa F N 22222-=+⋅--=+--=-（2）作轴力图中间段的轴力方程为：x aF F x N ⋅-=)(]0,(a x ∈轴力图如图所示。

[习题2-2]试求图示等直杆横截面1-1、2-2和平3-3上的轴力，并作轴力图。

若横截面面积2400mm A =，试求各横截面上的应力。

解：（1）求指定截面上的轴力kNN 2011-=-)(10201022kN N -=-=-)(1020102033kN N =-+=-（2）作轴力图轴力图如图所示。

（3）计算各截面上的应力MPa mm N A N 504001020231111-=⨯-==--σMPamm N A N 254001010232222-=⨯-==--σMPa mmN A N 254001010233333=⨯==--σ[习题2-3]试求图示阶梯状直杆横截面1-1、2-2和平3-3上的轴力，并作轴力图。

若横截面面积21200mm A =，22300mm A =，23400mm A =，并求各横截面上的应力。

解：（1）求指定截面上的轴力kNN 2011-=-)(10201022kN N -=-=-)(1020102033kN N =-+=-（2）作轴力图轴力图如图所示。

（3）计算各截面上的应力MPa mm N A N 10020010202311111-=⨯-==--σMPa mmN A N 3.3330010102322222-=⨯-==--σMPamm N A N 254001010233333=⨯==--σ[习题2-4]图示一混合屋架结构的计算简图。

材料力学课后习题答案（孙训方版）第一题题目一个长方形木框架，水平放置在水平地面上。

长框架的外尺寸为$30cm \\times 50cm$，它的截面尺寸为$3cm \\times 5cm$。

假设木框架的密度为0.8g/gg3。

求木框架的质量和总体积。

解答1.首先计算木框架的质量。

木框架的质量可以通过密度和体积来计算，即$质量 = 密度 \\times 体积$。

–密度：0.8g/gg3–体积：$30cm \\times 50cm \\times （3cm \\times 5cm）$2.接下来计算木框架的总体积。

木框架的总体积可以通过长方体的体积公式来计算，即$总体积 = 长 \\times 宽\\times 高$。

–长：30gg–宽：50gg–高：$3cm \\times 5cm$第二题题目一根长度为g的不可拉伸绳子的一端固定在墙上，另一端悬挂着一个长度为g的细杆。

绳子与杆之间的接触点到杆的一端的距离为g。

当绳子受到的拉力为g时，细杆的上升高度为多少？解答1.首先计算杆的上升高度。

当绳子受到拉力g时，杆会上升一定的高度。

杆的上升高度可以通过应变和材料的形变关系来计算，即$上升高度 = \\frac{F}{EA}$。

–F：绳子受到的拉力–E：材料的弹性模量–A：杆的截面积2.接下来计算杆的截面积。

杆的截面积可以通过杆的形状和尺寸计算，即$截面积 = \\pi r^2$。

–r：杆的半径–杆的形状为圆柱体，半径可以通过细杆的长度g和绳子与杆之间的距离g计算，即$r = \\sqrt{l^2 -a^2}$。

第三题题目一根长为g的不可拉伸绳子的一端固定，另一端挂着一个重物。

当重物受到的重力为g g时，绳子的张力为多少？解答1.首先计算绳子的张力。

绳子的张力可以通过平衡条件来计算，即g g=g g。

–F_t：绳子的张力–F_g：重物受到的重力第四题题目一根长为g的绳子悬挂在两个固定点之间，中间有一个重物。

当重物悬挂在中间位置时，绳子受到的张力为g。

习题2-1图 习题2-2图习题2-3图 习题2-4图习题2-5图 习题2-6图材料力学习题大全及答案第1章 引 论1－1 图示矩形截面直杆，右端固定，左端在杆的对称平面内作用有集中力偶，数值为M 。

关于固定端处横截面A －A 上的内力分布，有四种答案，根据弹性体的特点，试分析哪一种答案比较合理。

正确答案是 C 。

1－2 图示带缺口的直杆在两端承受拉力F P 作用。

关于A －A 截面上的内力分布，有四种答案，根据弹性体的特点，试判断哪一种答案是合理的。

正确答案是 D 。

1－3 图示直杆ACB 在两端A 、B 处固定。

关于其两端的约束力有四种答案。

试分析哪一种答案最合理。

正确答案是 D 。

1－4 等截面直杆在两端承受沿杆轴线的拉力F P 。

关于杆中点处截面A －A 在杆变形后的位置（图中虚线所示），有四种答案，根据弹性体的特点，试判断哪一种答案是正确的。

正确答案是 D 。

1－5 图示等截面直杆在两端作用有力偶，数值为M ，力偶作用面与杆的对称面一致。

关于杆中点处截面A －A 在杆变形后的位置（对于左端，由A A '→；对于右端，由A A ''→），有四种答案，试判断哪一种答案是正确的。

正确答案是 C 。

习题2-1图习题2-2图习题2-3图习题2-4图1－6 等截面直杆，其支承和受力如图所示。

关于其轴线在变形后的位置（图中虚线所示），有四种答案，根据弹性体的特点，试分析哪一种是合理的。

正确答案是 C 。

第2章 杆件的内力分析2－1 平衡微分方程中的正负号由哪些因素所确定？简支梁受力及Ox 坐标取向如图所示。

试分析下列平衡微分方程中哪一个是正确的。

（A ）d d Q x F d M（B ）d d Q x F （C ）d d Q x F （D ）d d Q xF 2－2 对于图示承受均布载荷q 的简支梁，其弯矩图凸凹性与哪些因素相关？试判断下列四种答案中哪几种是正确的。

第三张(1)静应力：静应力:人小和方向不随转移而产生变化或变化较缓慢的应力，其作用下零件可能产生静断裂或过大的塑性变形，即应按静强度进行计算。

⑵变应力：犬小和方向均可能随时间转移产生变化者，它可以是由变载荷引起的，也可能因静载荷产生(如电动机重量给梁带来的弯曲应力)变应力作用的零件主要发生疲劳失效。

(3)工作应力：用计算载荷按材料力学基本公式求得作用在零件剖面上的内力Qp, CT c, O-,r, G等。

F(4)计算应力：根据零件危险断面的复杂应力状态，按适当的强度理论确定的，有相当破坏作用的应力。

(5)极限应力：根据材料性质及应力种类用试件试验得到的机械性能失效时应力极限值，常分为用光滑试件进行试验得到的材料极限应力及用零件试验得到的零件的极限应力。

(6)许用应力：设计零件时，按相应强度准则、计算应力允许达到的最大值[6 = % /[S] >刁.“。

(7)计算安全系数：零件(材料)的极限应力与计算应力的比值S ca=(y^l(y ca,以衡量安全程度。

(8)安全系数许用值：根据零件重要程度及计算方法精确度给岀设计零件安全程度的许用范围[S],力求S“>[S]。

第五章(1)图5-12所示为一个托架的边板用6个饺制孔用螺栓与相邻机架联接。

托架受一大小为60WN的载荷乍用，该载荷与边板螺栓组的对称轴线)少相平行，距离为250mm. 试确定螺栓组中受力最人的螺栓。

解：如答图2所示，将载荷向螺栓组形心O简化，得横向力F. = 60kN答图2图5-12扭矩 T = 6X 104 X 250 = 15X 106 N ・mm=125/cos 30c = 144.3imiGin = 125tan30° =0・兀云故尸心=T /max /[3^ax + 3 x (O.5r max )2 卜 T/(3r_ + 3 z_/4)= 47/(15心 J= 4xl5x 10 6/(15 x 144.3)= 27720 N F 与合成：F ； = F max srn30c = F max /2=13860 NF ； =^00530° =24006^故螺栓3受力最大为F 3max = JC+(Ff=J13860，+(24006 +10000 )' = 36772 N(2)图5-13所示为一个托架的边板用6个较制孔用螺栓与相邻机架联接。

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。

1-3 选择题（1）材料力学中对构件的受力和变形等问题可用连续函数来描述；通过试件所测得的材料的力学性能，可用于构件内部的任何部位。

xx8-1 试求图示各杆的轴力，并指出轴力的最大值。

取 1-1 截面的左段；(2) (3) F N1取 2-2 截面的右段；F R用截面法求内力，取1-1、2-2、 3-3 截面；(1) (2) (3) (4)(5)(d)(1)取 1-1 截面的左段2；kN 取 2-2 截面的左段；取 3-3 截面的右段；轴力最大值： 用截面法求内力，取13kN 2 2kN33kN12 3F N11 31kN 21 32 F N33kN1-1、 2-2 截面；38-2 解：8-5 (2) (2) 取 1-1 截面的右段； 取 2-2 截面的右段F ；N112kN 22kN(5) 轴力最大值： 试画出 8-1所示各杆的轴力图。

(a) (b) (c) (d)F NF FN N(+)F图示阶梯形圆截面杆，承受F 轴N 向载荷(+) F 1=50 kN 与3kNF 2作用， 1kN (+) 1kN(-)(+) Fx AB 与 BC 段的直径分别为 x (-)1kN2kNd 1=20 mm 和 d 2=30 mm ，如欲使 AB 与 BC 段横截面上的正应力相同，试求载荷 F 2 之值。

(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。

l 1l 2解： (1) 用截面法求 AB 、 BC 段的轴力；(2) 分段计F 算个杆向变形；FAC 杆缩短。

2F8-22 图示桁架，杆 1与A 杆 2的横截面面积与材料均相B 同，在节点 A 处承受C 载荷 F 作用。

从解： 8-6 解： (1) 用截面法求出 F 11-1、2-2 截面的轴力；(2) 求 1-1、 2-2 截面的正应A 力 ，利用正应力相B 同 ；题 8-5 图所示圆截面杆，已知载荷 1F 1=200 kN ，F 2=1020 kN ，CAB 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。