(完整版)工程力学课后详细答案

河南理工大学资料库 工程力学答案 竹五616打印室 TEL:151****2751 1 第一章 静力学基本概念与物体的受力分析

下列习题中，未画出重力的各物体的自重不计，所有接触面均为光滑接触。

1.1 试画出下列各物体（不包括销钉与支座）的受力图。

解：如图

(g) FA B C

(h) FA B C (i) qA B

(j) FA

B C qP(a) (b) (c) (d)

(e) (f) FW W

FBFBFA YA FXFA YFBFAFAFBFAFBFBFDFBFAFATFBFAFB

1.2画出下列各物体系统中各物体（不包括销钉与支座）以及物体系统整体受力图。

解：如图

FB(a)FABCFAFBCFBAFACFCCF FBAC1F2FBCFCCF(b)2FABC1FFBFN

AxFAxFAyFAyFFN 河南理工大学资料库 工程力学答案 竹五616打印室 TEL:151****2751 2 ABCW(c)FAFBABCWCFAFBCFFC

FABDC(d)FBFCFABDDCDFFDFBFC

(e)FABCFCCDFCFAFDFACBDFAFDA C

B FE

D

(f) FAFCFBFCC

FE

DFDA B DFBDFFA

C DFCFD(g) A B FC DFAFCDA B FFFABWOADEBFOOFDOFA(h) WEFEOBBFOOOFBOFEOOFDBFOOFAAOFAAFOO

(i)

A B C

D 1W K 2W F

E FBCFDA FXA FY 1WKFEF2FD1 2WKF12FFBFAEFBCA FXA FYFFEF河南理工大学资料库 工程力学答案 竹五616打印室 TEL:151****2751 3 (j) BFYDFECE

.

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Word范文 第一章 静力学基础

1-1 画出下列各图中物体A，构件AB，BC或ABC的受力图，未标重力的物体的重量不计，所有接触处均为光滑接触。

（a）

（b）

（c）

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Word范文 （d）

（e）

（f）

（g）

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Word范文

1-2 试画出图示各题中AC杆（带销钉）和BC杆的受力图

（a） （b） （c）

（a）

.

Word范文

1-3 画出图中指定物体的受力图。所有摩擦均不计，各物自重除图中已画出的外均不计。

（a）

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Word范文

（b）

（c）

（d）

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Word范文

（e）

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Word范文

（f）

（g）

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Word范文 第二章 平面力系

2-1 电动机重P=5000N，放在水平梁AC的中央，如图所示。梁的A端以铰链固定，另一端以撑杆BC支持，撑杆与水平梁的夹角为30 0。如忽略撑杆与梁的重量，求绞支座A、B处的约束反力。

题2-1图

PFFFFFFBAyABx30sin30sin,0030cos30cos,0

《工程材料力学性能》（第二版）课后答案

第一章 材料单向静拉伸载荷下的力学性能

一、 解释下列名词

滞弹性：在外加载荷作用下，应变落后于应力现象。

静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材科从变形到断裂所消耗的功。

弹性极限：试样加载后再卸裁，以不出现残留的永久变形为标准，材料

能够完全弹性恢复的最高应力。

比例极限：应力—应变曲线上符合线性关系的最高应力。

包申格效应：指原先经过少量塑性变形，卸载后同向加载，弹性极限

(ζP)或屈服强度(ζS)增加；反向加载时弹性极限(ζP)或屈服

强度(ζS)降低的现象。

解理断裂：沿一定的晶体学平面产生的快速穿晶断裂。晶体学平面－－解理面，一般是低指数，表面能低的晶面。

解理面：在解理断裂中具有低指数，表面能低的晶体学平面。

韧脆转变：材料力学性能从韧性状态转变到脆性状态的现象（冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂，断口特征由纤维状转变为结晶状）。

静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度。是一个强度与塑性的综合指标，是表示静载下材料强度与塑性的最佳配合。

二、金属的弹性模量主要取决于什么?为什么说它是一个对结构不敏感的力学姓能?

答案：金属的弹性模量主要取决于金属键的本性和原子间的结合力，而材料的成分和组织对它的影响不大，所以说它是一个对组织不敏感的性能指标，这是弹性模量在性能上的主要特点。改变材料的成分和组织会对材料的强度(如屈服强度、抗拉强度)有显著影响，但对材料的刚度影响不大。

三、什么是包辛格效应，如何解释，它有什么实际意义?

答案：包辛格效应就是指原先经过变形，然后在反向加载时弹性极限或屈服强度降低的现象。特别是弹性极限在反向加载时几乎下降到零，这说明在反向加载时塑性变形立即开始了。

包辛格效应可以用位错理论解释。第一，在原先加载变形时，位错源在滑移面上产生的位错遇到障碍，塞积后便产生了背应力，这背应力反作用于位错源，当背应力(取决于塞积时产生的应力集中)足够大时，可使位错源停止开动。背应力是一种长程(晶粒或位错胞尺寸范围)内应力，是金属基体平均内应力的度量。因为预变形时位错运动的方向和背应力的方向相反，而当反向加载时位错运动的方向与原来的方向相反了，和背应力方向一致，背应力帮助位错运动，塑性变形容易了，于是，经过预变形再反向加载，其屈服强度就降低了。这一般被认为是产生包辛格效应的主要原因。其次，在反向加载时，在滑移面上产生的位错与预变形的位错异号，要引起异号位错消毁，这也会引起材料的软化，屈服强度的降低。

材料力学性能课后习题答案

第一章 单向静拉伸力学性能

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。

脆性：指金属材料受力时没有发生塑性变形而直接断裂的能力

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

2、 说明下列力学性能指标的意义。 答：E弹性模量 G切变模量 r规定残余伸长应力 2.0屈服强度

gt金属材料拉伸时最大应力下的总伸长率 n 应变硬化指数 P15 3、

金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？

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第一章 静力学基础

1-1 画出下列各图中物体A，构件AB，BC或ABC的受力图，未标重力的物体的重量不计，所有接触处均为光滑接触。

（a）

（b）

（c）

（d）

（e）

（f）

（g）

1-2 试画出图示各题中AC杆（带销钉）和BC杆的受力图

（a） （b） （c）

（a）

1-3 画出图中指定物体的受力图。所有摩擦均不计，各物自重除图中已画出的外均不计。

（a）

（b）

（c）

（d）

（e）

（f）

（g）

第二章 平面力系

2-1 电动机重P=5000N，放在水平梁AC的中央，如图所示。梁的A端以铰链固定，另一端以撑杆BC支持，撑杆与水平梁的夹角为30 0。如忽略撑杆与梁的重量，求绞支座A、B处的约束反力。

题2-1图

解得: NPFFBA5000

2-2 物体重P=20kN，用绳子挂在支架的滑轮B上，绳子的另一端接在绞车D上，如图所示。转动绞车，物体便能升起。设滑轮的大小及轴承的摩擦略去不计，杆重不计，A、B、C三处均为铰链连接。当物体处于平衡状态时，求拉杆AB和支杆BC所受的力。

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姓 名 第一章 静力学基础 1

第一章 静力学基础

1-1 画出下列各图中物体A，构件AB，BC或ABC的受力图，未标重力的物体的重量不计，所有接触处均为光滑接触。

（a）

（b）

（c） 2 第一章 静力学基础 （d）

（e）

（f）

（g） 第一章 静力学基础 3

1-2 试画出图示各题中AC杆（带销钉）和BC杆的受力图

（a） （b） （c）

（a）

4 第一章 静力学基础

1-3 画出图中指定物体的受力图。所有摩擦均不计，各物自重除图中已画出的外均不计。

（a）

第一章 静力学基础 5

（b）

（c）

（d）

6 第一章 静力学基础

（e） 第一章 静力学基础 7

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姓 名 第一章

静力学基础 1

第一章 静力学基础

1-1 画出下列各图中物体A，构件AB，BC或ABC的受力图，未标重力的物体的重量不计，所有接触处均为光滑接触。

（a）

（b）

（c） 2

第一章 静力学基础

（d）

（e）

（f）

（g） 第一章 静力学基础

3

1-2 试画出图示各题中AC杆（带销钉）和BC杆的受力图

（a）

（b） （c）

（a）

4

第一章 静力学基础

1-3 画出图中指定物体的受力图。所有摩擦均不计，各物自重除图中已画出的外均不计。

（a）

第一章 静力学基础

5

（b）

（c）

（d）

6

第一章 静力学基础

（e） 第一章 静力学基础

7

（f）

（g）

.

. 2.10

.

. 2.11 .

. 3.3 图3.3所示钢架的点B作用一个水平力F，钢架重量忽略不计。求支座A、D的约束力。

解：由图3.3可以确定D点受力的方向，这里将A点的力分解为x、y方向，如图3.3.1

根据力与矩平衡有

0)2(:)(0:)(0:)(FLLFAMFFyFFFxFDyDx （1） .

. 解上面三个方程得到

)(2),(2),(FFFFFFDyx.

. 3.5如图3.5铰链四杆机构ABCD的CD边固定，在铰链A、B处有力F1、F2作用，如图所示。该机构在图示位置平衡，杆重忽略不计。求力F1和力F2的关系。

解：

（1）对A点分析，如图3.5.1，设AB杆的内力为T，则将力投影到垂直于AC方向的AM上有

0)15cos()30cos(:)(1TFAMF ① 图3.5 .

.

（2）对B点分析，如图3.5.2，将力投影到垂直于BD方向的BN有

0)30cos()60cos(:)BN(2TFF ②

由①、②可得

22108593790.64395055332FFF .

. 3.8如图3.8有5根杆件组成的结构在A、B点受力，且CA平行于DB，CADEBEDB。F=20kN,P=12kN。求BE杆的受力。

解：

（1）对A点受力分析，将力投影到垂直于AC方向的AN上有

060sin:)(FFANFAB ① .

.

（2）对B点受力分析，如图3.8.2.将力投影到垂直于BD方向的BM上有

060cos60sin30cos:)BM(PFFFBEAB ②

由①、②可得

373095kN16.1658075kN328BEF（方向斜向上）.

.

3.9如图（见书上）所示3根杆均长2.5m，其上端铰结于K处，下端A、B、C分别与地基铰结，且分布在半径r=1.5m的圆周上，A、B、C的相对位置如图所示。K处悬挂有重物G=20kN，试求各杆中所受力。

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姓 名 第一章

静力学基础 1

第一章 静力学基础

1-1 画出下列各图中物体A，构件AB，BC或ABC的受力图，未标重力的物体的重量不计，所有接触处均为光滑接触。

（a）

（b）

（c） 2

第一章 静力学基础

（d）

（e）

（f）

（g） 第一章 静力学基础

3

1-2 试画出图示各题中AC杆（带销钉）和BC杆的受力图

（a）

（b） （c）

（a）

4

第一章 静力学基础

1-3 画出图中指定物体的受力图。所有摩擦均不计，各物自重除图中已画出的外均不计。

（a）

第一章 静力学基础

5

（b）

（c）

（d）

6

第一章 静力学基础

（e） 第一章 静力学基础

7

（f）

（g）

1 第一章 流体及其主要物理性质

1-1. 轻柴油在温度15ºC时相对密度为0.83，求它的密度和重度。

解：4ºC时 33/9800/1000mNmkg水水 相对密度：水水d

所以，33/8134980083.083.0/830100083.083.0mNmkg水水

1-2. 甘油在温度0ºC时密度为1.26g/cm3，求以国际单位表示的密度和重度。

解：33/1000/1mkgcmg g

333/123488.91260/1260/26.1mNgmkgcmg

1-3. 水的体积弹性系数为1.96×109N/m2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1％？

解：dpVdVPaEpp)(1

MPaPaEEVVVVpp6.191096.101.07

1-4. 容积4m3的水，温度不变，当压强增加105N/m2时容积减少1000cm3，求该水的体积压缩系数βp和体积弹性系数E。

解：1956105.2104101000PapVVp

PaEp89104105.211

1-5. 用200L汽油桶装相对密度为0.70的汽油，罐装时液面上压强为1个大气压，封闭后由于温度变化升高了20ºC，此时汽油的蒸气压为0.18大气压。若汽油的膨胀系数为0.0006ºC－1，弹性系数为14000kg/cm2。试计算由于压力及温度变化所增减的体积？问灌桶时每桶最多不超过多少公斤为宜？

解：E＝E’·g＝14000×9.8×104Pa

Δp＝0.18at

dppVdTTVdV

00VTVTVVTT

00VpVpVVpp

所以，dpVdTVdppVdTTVdVpT00 2 从初始状态积分到最终状态得：

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 F

C A

C B A O W

(a) B A O W F

(b) O

W

(c) A

A O W (d) B

A O W

(e) B

FB

FA B O

W

(a) B A O

W F

(b) FA

FB A

O

W

(c) FA FO

A O W

(d) FB

FA A O W

(e) B FB FA

A

W C B

(c) D

(a) A

W C E B

(b) A

W C

D B 《工程力学》习题选解

1

解：

1-3 试画出以下各题中AB梁的受力图。

解： A

B W

(e) C FB FA A

B F

(d) C

FB FA (a) FD

FB FE

D A

W C E

B

(b) A

W C

D

B FD

FB FA

(c) A

W C

B

FB FA

A W C B

(a) W A B

C

D

(c) A B F q

D

(b) C

C A B F

W D

A’ D’ B’

(d) A

B F q

(e)

A W C B

(a) FB FA

A B F q

D

(b) FC FD W A B

C

(c) FC FB 《工程力学》习题选解

2

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：

C A B F

W D

(d) FB FA

FD A

B F q

(e) FBx

FBy FA

A B F

(a) D C

W A F

(b) D B

(c) F A

B D D’

A

B F

(d) C D W A

B

C D

(e) W A

B

C

(f)

A B F

(a) D C

W

FAx

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

11

FFFN

2

22

（2）作轴力图

轴力图如图所示。

（b）

解：（1）求指定截面上的轴力

FN2

11



022

22

FFN

（2）作轴力图

FFFFN

22

33

轴力图如图所示。（c）

解：（1）求指定截面上的轴力

FN2

11



FFFN

2

22

（2）作轴力图

FFFFN322

33



轴力图如图所示。

（d）

解：（1）求指定截面上的轴力

FN

11

FFa

aF

FFqaFN222

22



（2）作轴力图

中间段的轴力方程为：

x

aF

FxN)(]0,(ax

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2400mmA，试

求各横截面上的应力。

解：（1）求指定截面上的轴力

kNN20

11



)(102010

22kNN

)(10201020

33kNN



（2）作轴力图

轴力图如图所示。（3）计算各截面上的应力

MPa

mmNAN5040010202

3

11

11





MPa

mmN

AN

25

4001010

23

22

22





MPa

mmN

AN

25

4001010

23

33

33





[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2

1200mmA，2

2300mmA，2

3400mmA，并求各横截

面上的应力。

解：（1）求指定截面上的轴力

kNN20

11



)(102010

22kNN



)(10201020

33kNN



（2）作轴力图

轴力图如图所示。

（3）计算各截面上的应力

MPa

mmN

AN

100

2001020

23

111

11





MPa

mmN

AN

3.33

3001010

23

222

22

第三章 圆轴的扭转

1. 试画出图示轴的扭矩图。

解：

（1）计算扭矩。将轴分为2段，逐段计算扭矩。

对AB段：

∑MX＝0， T1－3kN·m＝0

可得：T1＝3kN·m

对BC段：

∑MX＝0， T2－1kN·m＝0

可得：T2＝1kN·m

（2）画扭矩图。

根据计算结果，按比例画出扭矩图如图。

2.图示一传动轴，转速n=200r/min，轮A为主动轴，输入功率PA=60kW，轮B，C，D均为从动轮，输出功率为PB=20kW，PC=15kW，PD=25kW。1）试画出该轴的扭矩图；2）若将轮A和轮C位置对调，试分析对轴的受力是否有利？

解：

（1）计算外力偶矩。

MA=9549×60/200=2864.7N·m

同理可得：

MB=954.9N·m，MC=716.2N·m，MD=1193.6N·m

（2）计算扭矩。

将将轴分为3段，逐段计算扭矩。

对AB段：∑Mx＝0， T1＋MB＝0

可得：T1＝-954.9N·m

对BC段：∑Mx＝0， T2＋MB－MA＝0

可得：T2＝1909.8N·m

对BC段：∑Mx＝0， T3－M＝0

可得：T3＝1193.6N·m

（3）画扭矩图。

根据计算结果，按比例画出扭矩图如右图。

（4）将轮A和轮C位置对调后， 由扭矩图可知最大绝对值扭矩较之原来有所降低，对轴的受力有利。

3. 圆轴的直径d=50mm，转速n=120r/min。若该轴横截面的最大切应力τmax=60MPa，问圆轴传递的功率多大？

解：

WP=πd3/16=24543.7mm3

由τmax=T/WP 可得：T=1472.6N·m

由M= T=9549×P/n 可得：P=T×n/9549=18.5kW

4. 在保证相同的外力偶矩作用产生相等的最大切应力的前提下，用内外径之比d/D=3/4的空心圆轴代替实心圆轴，问能够省多少材料？

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姓 名 第一章 静力学基础

1-1 画出下列各图中物体A，构件AB，BC或ABC的受力图，未标重力的物体的重量不计，所有接触处均为光滑接触。

（a）

（b）

（c）

（d）

（e） （f）

（g）

1-2 试画出图示各题中AC杆（带销钉）和BC杆的受力图

（a） （b） （c）

（a）

1-3 画出图中指定物体的受力图。所有摩擦均不计，各物自重除图中已画出的外均不计。

（a）

（b）

（c）

（d）

（e）

（f）

（g） 第二章 平面力系

2-1 电动机重P=5000N，放在水平梁AC的中央，如图所示。梁的A端以铰链固定，另一端以撑杆BC支持，撑杆与水平梁的夹角为30 0。如忽略撑杆与梁的重量，求绞支座A、B处的约束反力。

题2-1图

解得: NPFFBA5000

2-2 物体重P=20kN，用绳子挂在支架的滑轮B上，绳子的另一端接在绞车D上，如图所示。转动绞车，物体便能升起。设滑轮的大小及轴承的摩擦略去不计，杆重不计，A、B、C三处均为铰链连接。当物体处于平衡状态时，求拉杆AB和支杆BC所受的力。

工程力学 静力学与材料力学 (单辉祖 谢传锋 著) 高等教育出版社 课后答案

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。

B A O

W

(a) B

A O

W F

(b)

O

W

(c) A

A O

W

(d) B

A O

W (e) B

FB

FA B O

W

(a)

B A O

W F

(b) FA

FB

A

O

W (c) FA FO

A O W

(d) FB

FA A O

W

(e) B FB FA

A

W C

B

(c) D

(a) A

W C E

B

(b) A

W C

D

B 《工程力学》习题选解

1

工程力学 静力学与材料力学 (单辉祖 谢传锋 著) 高等教育出版社 课后答案

解：

1-3 试画出以下各题中AB梁的受力图。

A

B F

(d) C

A

B W

(e) C A

B W

(e) C FB FA A

B F

(d) C

FB FA (a)

FD

FB FE

D A

W C E

B

(b) A

W C

D

B FD

FB FA

(c)

A

W C

B

FB FA

A

W C B

(a)

W A B

C

D

(c)

A B F q

D

(b) C C A B F

W D

A’ D’ B’

(d)

A

B F q

(e) 《工程力学》习题选解

2

解：

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：

A

W C B

(a) FB F

A

A B F q

D

(b) FC FD W A B

C

(c) FC FB C A B F

W D

(d) FB FA

FD

A

B F q

(e) FBx

FBy FA

A B F

(a) D C

W

A F

(b) D

B

(c) F A

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0文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑. 大学《工程力学》课后习题解答-精品

2020-12-12

【关键字】情况、条件、动力、空间、主动、整体、平衡、建立、研究、合力、位置、安全、工程、方式、作用、结构、水平、关系、分析、简化、倾斜、支持、方向、协调、推动

解：

1-2 试画出以下各题中AB杆的受力图。

解：

1-3 试画出以下各题中AB梁的受力图。

解：

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：

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)

A

B F

(d) C A

B W

(e) C A O W

(d) B

A O W

(e) B

FB

FA B O

W

(a) B A O

W F

(b) FA

FB A

O

W

(c) FA FO

A O W

(d) FB

FA A O W

(e) B FB FA A

B W

(e) C FB FA A

B F

(d) C

FB FA A

W C

B

(c) D

(a) A

W C E

B

(b) A

W C

D B

(a) FD

FB FE

D A

W C E

B

(b) A

W C

D

B FD

FB FA

(c) A

W C

B

FB FA

A W C B

(a) W A B

C

D

(c) A B F q

D

(b) C C A B F

W D

A’ D’ B’

(d) A

B F q

(e) A W C B

(a) FB FA

A B F q

D