材料力学重修课大作业

材料⼒学作业参考解答2-1 试绘出下列各杆的轴⼒图。

2-2（b ）答：MPa 100cm 80kN82N ===AB AB AB A F σ MPa 950cm 209kN12N ===BC BC BC A F σ MPa 7.16cm120kN22N ===CD CD CD A F σ MPa 950max =∴σ2-3答：以B 点为研究对象，由平⾯汇交⼒系的平衡条件kN12.12kN 14.97-==BC AB F FMPa1.12MPa5.137-==BC AB σσ2-2 求下列结构中指定杆内的应⼒。

已知(a)图中杆的横截⾯⾯积A 1=A 2=1150mm 2；解：（1）分析整体，作⽰⼒图∑=0)(i BF M：F NF NA ECDB FAF BF ABWF N1F N2(c)041088=??-?A F 40kN A F =（2）取部分分析，⽰⼒图见（b ）∑=0)(i CF M：02442.22=?+?-?q F F A N2(404402)36.36kN 2.2N F ?-?==3262236.361031.62MPa 115010N F A σ-?===?杆（3）分析铰E ，⽰⼒图见（c ）∑=0ixF：0sin 12=-βN N F F1240.65kN N N F F ==3161137.961035.3MPa 115010N F A σ-?===?杆2-3 求下列各杆内的最⼤正应⼒。

（3）图(c)为变截⾯拉杆，上段AB 的横截⾯积为40mm 2，下段BC 的横截⾯积为30mm 2，杆材料的ρg =78kN/m 3。

解：1.作轴⼒图，BC 段最⼤轴⼒在B 处6N 120.530107812.0kN B F -=+=AB 段最⼤轴⼒在A 处6N 1212(0.5300.540)107812.0kN A F -=++?+=F A F CxN2(b)ABC12.012.0F N (kN)3N 2612.010400MPa 30mm 3010BB F σ--?===?3N 2612.010300MPa 40mm 4010AA F σ--?===?杆件最⼤正应⼒为400MPa ，发⽣在B 截⾯。

一、可实现课题在如图所示的悬臂梁中，杆件为圆杆。

杆长为L，直径为D，材料弹性模量为E。

输入集中力F大小，作用点a，弯矩M，作用点b，即可求得悬臂梁的挠度曲线图。

二、程序代码clear alldisp('请给定材料信息'); %输入材料信息L=input('圆杆长度L(/M)=');D=input('圆杆直径D(/M)=');E=input('弹性模量E(/GPa)=');I=double(D^4*3.14/32);disp('请给定受力情况'); %输入受力情况F=input('切向集中力大小F(/N)=');a=input('切向集中力作用位置(/M)=');M=input('弯矩大小M(/N*M)=');b=input('弯矩作用位置(/M)=');x1=0:0.01:a; %F引入的挠度vx1=(-F*x1.^2*3*a+F*x1.^3)*(1/(6*E*10^9*I));x2=a:0.01:L;vx2=(-F*a.^2*3*x2+F*a.^3)*(1/(6*E*10^9*I));v11=[vx1,vx2];x11=[x1,x2];x3=0:0.01:b; %M引入的挠度vx3=(-M*x3.^2)*(1/(2*E*10^9*I));x4=b:0.01:L;vx4=(-M*b*x4+M*0.5*b.^2)*(1/(E*10^9*I));x22=[x3,x4];v22=[vx3,vx4];v33=v22+v11; %叠加plot(x11,v33),xlabel('x /M'),ylabel('v(x) /M')title('挠曲线图')grid on;三、使用方法运行代码输入圆杆长度（单位：m）输入圆杆直径（单位：m）输入弹性模量（单位：GPa）输入集中力大小（单位：N）（向下为正，若无请输入0）输入集中力作用位置（单位：m）（若无请输入0）输入弯矩大小（单位：N*m）（逆时针为正，若无请输入0）输入弯矩作用位置（单位：m）（若无请输入0）输出挠曲线图四、运行实例【实例1】圆杆同时受集中力与弯矩作用，输入、输出见下图。

一、冲床的最大冲力为，被剪钢板的剪切极限应力，冲头材料的[]kN 400MPa 3600=τMPa 440=σ，试求在最大冲力作用下所能冲剪的圆孔的最小直径和板的最大厚度。

min d maxt 解：[]mm 4.10cm 4.314.341091.01091.010*********maxmaxmax 3363=≤≥==××≥×=××=≥−−τπτπτσd F t dtF d FA二、在厚度mm 5=t 的钢板上，冲出一个形状如图所示的孔，钢板剪切时的剪切极限应力，求冲床所需的冲力。

MPa 3000=τ解:kN 771105)10025014.32(10300)22(6600=×××+×××=+=≥−t l R A F πττ三、图示螺钉在拉力作用下。

已知材料的剪切许用应力F []τ和拉伸许用应力[]σ之间的关系为：[][]στ6.0=，试求螺钉直径与钉头高度的合理比值。

d h 解：[][][][][]4.26.046.042=×====σσσπτπσπh d dh dh d F四、木榫接头如图所示。

mm 120==b a ，mm 350=h ，mm 45=c ，。

试求接头的剪切和挤压应力。

kN 40=F 解：4MPa.7MPa 450121040c 95MPa .0MPa 4535010403bs bs 3=××====××===h F A F bh F A F στ五、试作出图示各轴的扭矩图。

六、直径的圆轴，受到扭矩mm 50=D m kN 15.2⋅=T 的作用，试求在距离轴心处的切应力，并求该轴横截面上的最大切应力。

mm 10 解：MPa 6.87MPa 50161015.20MPa .35MPa 5032101015.236max46=×××===××××==πτπρτρt p W T I Tm KN ⋅单位：()a ()b m/m KN ⋅：沿轴长均匀分布，单位m七、设圆轴横截面上的扭矩为T ，试求四分之一截面上内力系的合力的大小、方向及作用点。

第八章 应力状态 班级（ ）学号（ ）姓名（ ） 第八章 应力应变状态分析 一、选择或填空题 1、过受力构件内任一点，取截面的不同方位，各个面上的（ ）。 A、正应力相同，切应力不同； B、正应力不同，切应力相同； C、正应力相同，切应力相同； D、正应力不同，切应力不同。 2、在单元体的主平面上（ ）。 A、正应力一定最大； B、正应力一定为零； C、切应力一定最小； D、切应力一定为零。 3、图示矩形截面悬臂梁，A-A为任意横截面，1点位于截面上边缘，3点位于中性层，则1、2、3点的应力状态单元体分别为（ ）。 A-A

A B C

4、图示单元体，其最大主应力为（ ） A、σ； B、2σ； C、3σ； D、4σ。

5、下面 单元体表示构件A点的应力状态。

6、图示单元体，如果MPa30=ασ

，则βσ=（ ）

A、100Mpa； B、50Mpa； C、20MPa； D、0MPa。

(C)(D)

(B) (A)第八章 应力状态 班级（ ）学号（ ）姓名（ ） 7、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、)(1yxEμσσ−；

σy

τ

σx

C、)(

1

xyE

μσσ−

； D、

G

τ。

8、图示应力圆对应于单元体( )。

9、已知单元体及应力圆如图所示，σ1所在主平面的法线方向为( )。 A、n1； B、 n2； C、n3； D、n4。

二、计算题 1、已知应力状态如图所示，试用解析法计算图中指定截面上的正应力和切应力。 第八章 应力状态 班级（ ）学号（ ）姓名（ ） 2、试画图示应力状态的三向应力圆，并求主应力、最大正应力和最大切应力。

3、边长为20mm的钢立方块置于刚性模中，在顶面受力F=14kN作用。已知材料的泊松比为0.3，求立方体各个面上的正应力。 第八章 应力状态 班级（ ）学号（ ）姓名（ ） 4、图示矩形截面梁某截面上的弯矩和剪力分别为M=10 kN.m，Q=120 kN。试绘出截面上1、2、3、4各点的应力状态单元体，并求其主应力。

材料力学要求：一、独立完成，下面已将五组题目列出，请任选一组题目作答，总分值100分；二、答题步骤：1.使用A4纸打印学院指定答题纸〔答题纸请详见附件〕；2.在答题纸上使用黑色水笔．．作答；答题纸上全部信息要求手．．．．按题目要求手写写，包括中心、学号、、科目、答题组数等根本信息和答题容，请写明题型、题号；三、提交方式：请将作答完成后的整页答题纸以图片形式依次粘贴在一个．．．．．．．．．．．Word文档中．．．上传〔只粘贴局部容的图片不给分〕，图片请保持正向、清晰；1.上传文件命名为“中心-学号--科目.doc〞2.文件容量大小：不得超过10MB。

提示：未按要求作答题目．．．．0．分记．．！．．．．．，成绩以．．．与雷同作业．．．．．．．．的作业题目如下：第一组：计算题〔每题25分，共100分〕1. 图示结构中AC为刚性梁，BD为斜撑杆，载荷F可沿梁AC水平移动。

试问：为使斜杆的重量最小，斜撑杆与梁之间的夹角θ应取何值？2. 如下图，一半圆拱由刚性块AB和BC与拉杆AC组成，受的均布载荷q=作用。

假设半圆拱半径12 m90 kN/mσ=，试设R=，拉杆的许用应力[]150 MPa计拉杆的直径d。

3. 如下图结构中，悬臂梁AC 为No.10工字钢，惯性矩z I =2454cm ， A 端铰支于空心钢管AB 上。

钢管的径和外径分别为30mm 和40mm ，B 端也是铰支。

当重为500N 的重物从h=5mm 处自由落于A 端时，试校核杆AB 的稳定性。

规定稳定安全系数n=2.5。

钢梁和钢管的模量为：E=210GPa 。

4. 如下图，重量kN Q 2=的冰块以s m v /1=的速度冲击长为m L 3=，直径mm d 200=的木桩顶部。

木材弹性模量GPa E W 11=，求木桩的最大正应力。

第二组：计算题〔每题25分，共100分〕1. 试求千斤顶丝杠的工作安全因数。

最大承载kN F 120=，有效直径mm d 521=。

东北农业大学网络教育学院材料力学网上作业题（2015更新版）绪论一、名词解释1.强度2. 刚度3. 稳定性4. 变形5. 杆件6.板或壳7.块体二、简答题1．构件有哪些分类？2. 材料力学的研究对象是什么？3. 材料力学的任务是什么？4. 可变形固体有哪些基本假设？5. 杆件变形有哪些基本形式？6. 杆件的几何基本特征？7.载荷的分类？8. 设计构件时首先应考虑什么问题？设计过程中存在哪些矛盾？第一章轴向拉伸和压缩一、名词解释1.内力2. 轴力3.应力4.应变5.正应力6.切应力7.伸长率8.断面收缩率9. 许用应力 10.轴向拉伸 11.冷作硬化二、简答题1.杆件轴向拉伸或压缩时，外力特点是什么？2.杆件轴向拉伸或压缩时，变形特点是什么？3. 截面法求解杆件内力时，有哪些步骤？4.内力与应力有什么区别？5.极限应力与许用应力有什么区别？6.变形与应变有什么区别？7.什么是名义屈服应力？8.低碳钢和铸铁在轴向拉伸时，有什么样的力学特性？9.强度计算时，一般有哪学步骤？10.什么是胡克定律？11.表示材料的强度指标有哪些？12.表示材料的刚度指标有哪些？13.什么是泊松比？14. 表示材料的塑性指标有哪些？15.拉压杆横截面正应力公式适用范围是什么？16.直杆轴向拉伸或压缩变形时，在推导横截面正应力公式时，进行什么假设？三、计算题1. 试用截面法求下列各杆指定截面的轴力。

2. 试用截面法求下列各杆指定截面的轴力。

3. 试用截面法求下列各杆指定截面的轴力。

4. 试用截面法求下列各杆指定截面的轴力。

5. 试用截面法求下列各杆指定截面的轴力。

6. 试用截面法求下列各杆指定截面的轴力。

7 高炉装料器中的大钟拉杆如图a所示，拉杆下端以连接楔与大钟连接，连接处拉杆的横截面如图b所示；拉杆上端螺纹的小径d = 175 mm。

已知作用于拉杆上的静拉力F=850 kN，试计算大钟拉杆横截面上的最大静应力。

8 一桅杆起重机如图所示，起重杆AB为一钢管，其外径D = 20 mm，内径d≈18 mm；钢绳CB的横截面面积为10 mm2。

7.5矩形截面悬臂梁如图所示，已知l=4m ，23=h b ，q=10KN/m ，[σ]=10Mpa ，试确定此梁横截面的尺寸。

解：先求悬臂梁的最大弯矩，得 Mmax =221ql σmax =z w M max =261221bhql=23261221hh ql=10)104(10332612321≤⨯⨯⨯h得h ≥416mm b ≥277mm7.9图示槽形截面悬臂梁，已知P=10KN ，m=70KN.m （参考P185 例2）材料的[σt ]=35Mpa ，[σc ]=120Mpa 截面的形心坐标y c =96.4mm ，惯性矩I z =101.7×106mm 4，试校核其强度。

解：首先确定量的危险截面，画梁的弯矩图如(b)所示：由图可知B 左、B 右截面分别作用有最大负弯矩和最大正弯矩，所以B 截面左右两侧均为可能的危险截面。

（b (a)再确定危险点：AB 段作用负弯矩，可知受力为上拉下压，BC 段作用正弯矩，可知受力为上压下拉，由公式zI My=σ，可知最大拉应力可能作用在B 左截面的上表面或者B 右截面的下表面，同理可知最大压应力可能作用在B 左截面的下表面或者B 右截面的上表面，分别计算得：（+σ为B 右截面量，-σ为B 左截面量） B 右截面：66107.1014.962501040⨯-⨯⨯=+）（tσ=60.4Mpa ＞[σt ]66107.1014.961040⨯⨯⨯=+cσ=37.9Mpa ＜[σc ] B 左截面4.28107.1014.96103066=⨯⨯⨯=-tσ＜[σt ] 66107.101)4.96250(1030⨯-⨯⨯=-cσ=45.3Mpa ＞[σc ] 故该梁不满足强度要求.7.11一外径为250mm ，壁厚为10mm ，长度l=12m 的铸铁水管，两端搁在支座上，管中充满着水，如图所示，铸铁的容重为γ=76KN/m 3，水的容重为γ=10KN/m 3。

复合材料结构修理课程大作业
要求：每个题目人数4人，大作业应该注明每个人在作业中分工情况。

如：资料收集，文字录入、编辑、排版、作业检查等
大作业应在10页以上，图表清晰，文字通顺。

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参考题目
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2.碳纤维发展与现状
3.玻璃纤维制造、发展与现状
4.芳纶纤维制造、发展与现状
5.环氧树脂的制造、发展与现状
6.复合材料结构成型工艺比较分析
7.复合材料层合板结构修理工艺
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9.复合材料无损检测技术
10.新型无损检测技术在复合材料中应用前景
11.复合材料固化特性与新型固化技术
12.复合材料固化检测技术
13.复合材料结构修理适航要求与验证
14.超声波检测技术在复合材料结构修理中的应用
15.复合材料在航空航天的发展历程
16.复合材料连接特点与技术
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18.铝合金金属结构的胶接修理工艺
19.表面处理技术在复合材料结构修理中的重要作用
20.复合材料表面装饰层的修理
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23.复合材料结构损伤类型，评估与预防
24.复合材料维修材料存储与处理
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27.胶接修理质量影响因素分析
28.复合材料微波修理技术。