材料力学 20年天大离线答案 第三组 (1)

材料⼒学课后习题答案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 1F RF N 1F RF N 2F N 1N 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 3F N 1F N 2解：(1)(2)8-14 图⽰桁架，杆1d 1=30 mm 与d 2=20 mm ，两杆材料相同，许⽤应⼒[σ]=160 MPa 。

该桁架在节点A 处承受铅直⽅向的载荷F =80 kN 作⽤，试校核桁架的强度。

解：(1) 对节点A(2) 列平衡⽅程解得：(2) 所以桁架的强度⾜够。

8-15 图⽰桁架，杆1为圆截⾯钢杆，杆2为⽅截⾯⽊杆，在节点A 处承受铅直⽅向的载荷F 作⽤，试确定钢杆的直径d 与⽊杆截⾯的边宽b 。

钢结构设计原理 要求：一、独立完成，下面已将五组题目列出，请任选其中一组题目作答，每人只答一．．．．．组题目．．．，多答无效．．．．，满分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．．．．按题目要求手写．．作答；答题纸上全部信息要求手写，包括学号、姓名等基本信息和答题内容，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（只粘贴部分内容的图片不给分），图片请保持正向、清晰； 1. 完成的作业应另存为保存类型是“．．．．．．．．．Word97．．．．．．-．2003．．．．”．提交; 2. 上传文件命名为“中心-学号-姓名-科目.doc ”;3. 文件容量大小：不得超过20MB 。

提示：未按要求作答题目的作业及雷同作业，成绩以．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．0．分记．．！题目如下：1、选择钢材时应考虑哪些因素2、结构的极限状态是什么？钢结构的极限状态分为几类，其含义各是什么？什么是结构的可靠度？1、一实腹式轴心受压柱，承受轴压力kN 3500(设计值)，计算长度m l x 100=，m l y 50=，截面为焊接组合工字形，尺寸如图所示，翼缘为剪切边，钢材为235Q ，容许长细比[]150=λ。

求：(1)、验算整体稳定性(2)、验算局部稳定性。

2、图示为一两端铰支焊接工字表截面压弯杆件，杆长m l 10=。

钢材235Q ，2/215mm N f =，25/1006.2mm N f ⨯=。

作用于杆上的计算轴向压力和杆端弯矩见图。

试由弯矩作用平面内的稳定性确定该杆能承受多大的弯矩M ？已知截面432997cm I x =，28.84cm A =，b 类截面。

第三组：一、 简答题（每小题25分，共50分）1.选择钢材时应考虑哪些因素答：钢材的选用既要确保结构物的安全可靠，又要经济合理。

1.两根压杆材料相同，支承情况相同，当杆长截面的几何尺寸成比例增减时则可说()A.比较又粗又长的压杆的临界压力大B.比较又短又细的压杆的临界压力大C.无法比较其临界压力的大小D.两杆的临界压力相同答案：D2.等直杆在轴向拉伸或压缩时，横截面上正应力均匀分布是根据()A.静力平衡条件B.连续条件C.平面假设及材料均匀连续假设D.小变形假设答案：C3.设计某一主轴，发现原方案刚度不足，将进行修改设计，你认为最有效的措施是()A.轴材料改用优质高强钢B.设计成合理的空心圆截面，采用合理的结构形式减小内力C.把轴挖空D.加大轴径答案：B4.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.稳定性条件B.硬度条件C.强度条件D.刚度条件答案：B5.设某种钢的屈服应力为200sMPa，弹性模量为200EGPa。

现将直径为2mm的钢丝绕在一个刚性圆柱上，欲使钢丝放松后不产生残余变形，则圆柱直径不能小于()A.0.8mB.1.6mC.2.4mD.2.0m答案：D6.等直杆在轴向拉伸或压缩时，下述提法正确的是()A.最大正应力的截面上，剪应力不一定为零B.最大正应力的截面上，其剪应力必定也是最大C.最大正应力的截面上，其剪应力必定为零D.最大剪应力的截面上，其正应力必定为零答案：C7.构件发生疲劳破坏的基本原因是()A.构件承受了交变应力B.构件存在缺陷，在交变应力下产生微裂纹，逐步发展至宏观裂纹，宏观裂纹的不断扩展导致构件突然断裂C.材料疲劳变质D.材料强度极限太低答案：B8.扭转变形时，各纵向线同时倾斜了相同的角度;各横截面绕轴线转动了不同的角度，相邻截面产生了转动，并相互错动，发生了剪切变形，所以横截面上有()应力。

A.拉B.扭转C.压D.剪答案：D9.小变形是指()A.远小于构件原始尺寸的微小变形B.线弹性范围内的变形C.很小的变形D.卸载后，构建中的残余变形答案：A10.内力和应力的关系是()?A.应力是分布内力的集度B.内力等于应力的代数和C.内力是矢量，应力是标量D.内力大于应力答案：A11.形固体的变形可分为弹性变形和塑性变形。

材料⼒学课后答案第⼆章⼏何组成分析［⼏何可变体系与⼏何不变体系］⼏何可变体系——在任意荷载的作⽤下，即使不考虑材料的应变，它的形状和位置也是可以改变的。

⼏何不变体系——如果不考虑材料的应变，它的形状和位置是不能改变的。

［⾃由度与刚⽚］物体在运动时决定其位置的⼏何参变数称为⾃由度。

⼏何形状不变的平⾯体称为刚⽚。

⼀个刚⽚在平⾯内运动有三个⾃由度；⼀个点在平⾯内运动有两个⾃由度；⼀个点在空间内运动有三个⾃由度；⼀个刚体在空间内运动有六个⾃由度。

［约束］减少⾃由度的装置称为约束。

［约束的影响］（1）⽀座约束可动铰⽀座相当于⼀个约束，减少⼀个⾃由度；固定铰⽀座相当于两个约束，减少两个⾃由度；固定端⽀座相当于三个约束，减少三个⾃由度；定向⽀座相当于两个约束，减少两个⾃由度。

（2）链杆两刚⽚加⼀链杆约束，减少⼀个⾃由度。

（3）铰结点单铰：两刚⽚加⼀单铰结点约束，减少两个⾃由度。

复铰：n个刚⽚在同⼀点⽤铰连接，相当于n-1个单铰的约束。

（4）刚结点单刚结点：两刚⽚加⼀刚结点约束，减少三个⾃由度。

复刚结点：n个刚⽚在同⼀点⽤刚结点连接，相当于n-1个单刚结点的约束。

［结构体系⾃由度的计算公式］（1）⼀般公式=各部件⾃由度总和－全部约束数为结构体系⾃由度。

（2）平⾯杆件体系⾃由度的计算公式式中为刚⽚个数,为单刚结点个数；为单铰结点个数；为链杆个数；为⽀座约束个数，如果为⾃由体，即⽆⽀座约束，则=3 。

（3）平⾯桁架⾃由度的计算公式式中为结点个数；为链杆个数；为⽀座约束个数，如果为⾃由体，即⽆⽀座约束，则=3 。

［⾃由度与⼏何不变性的关系］体系为⼏何不变的必要条件是⾃由度等于或⼩于零，此条件并⾮充分条件。

如果>0，则体系为⼏何可变体系；如果<0或=0 ，则不能确定。

［实铰与虚铰］两根不共线链杆的约束作⽤与⼀个单铰的约束作⽤是等效的。

两链杆交于⼀点所构成的铰为实铰。

两链杆的延长线交于⼀点，约束作⽤等效于该点⼀个单铰的约束作⽤，这种铰称为虚铰或瞬铰。

---------------------考试---------------------------学资学习网---------------------押题------------------------------ACMql=2m。

4kN/m，处的约束力。

已知=8kN·m，3-10求图示多跨梁支座=、qqMAC C B BFF BCl 2l2 2llla）（(b)qMM AA CBFF CAl2 2ll(c)10 图习题3-??l?3?2l?qM?0,F?0CB BC(b)）取梁所示。

列平衡方程为研究对象。

其受力如图（解：1l322?4?9ql9kN??18F?C44所示。

列平衡方程）取整体为研究对象。

其受力如图(c)（2?0l??Fq?3F?0,F?CyA kN?64?2ql3??18?3?F??F?CA?0?5l??3l3.?,?0MM?M?F4l?q CAA22m?32kN5?4?2?1045lF?MM??4?10.ql8??18??2?.CAF ACCDC，05=所示。

设(a)用铰链组合梁11-3及连接而成，受力情况如图kN Mq m。

求各支座的约束力。

=50kNkN/m=25，力偶矩·MFqACB11m2m22m(a)MF q q′F C D AC C B FFFF C2m 2m1m1m DA B 2m(b) (c)一一图-11 习题3CD为研究对象。

其受力如图(c)所示。

列平衡方程（1）取梁解：?M?0,F?4?q?2?1?M?0 DC2q?M2?25?50??25kNF?D44?M?0,?F?4?q?2?3?M?0CD6q?M6?25?50??F?25kN C44ACFF=25kN。

列平衡方程(b)所示，其中′（2）取梁=为研究对象。

其受力如图CC ???2?0?F?2?F?1?q?2M?0,?1?F CBA?F?2q?2F25???25250?2C??F??25kN(?)A22???4?0F?2?F?1?q?2?3?M0,?F CBA?F?6q?4F25?4?650??25C F???150kNB226?1作图示杆件的轴力图。

1.题目见图片A.AB.BC.CD.D【参考答案】: A2.极限应力与许用应力的比叫安全系数nA.正确B.错误【参考答案】: A3.题目见图片A.AB.BC.CD.D【参考答案】: A4.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。

【参考答案】: C5.判断：在轴向拉、压杆中，轴力最大的截面一定是危险截面。

A.正确B.错误【参考答案】: B6.题目见图片A.AB.BC.CD.D【参考答案】: D7.长方形截面细长压杆，b/h＝1/2；如果将长方形截面改成边长为h的正方形，后仍为细长杆，临界力Pcr是原来的（）倍A.2B.4C.8D.16【参考答案】: C8.题目见图片A.AB.BC.CD.D【参考答案】: A9.判断：挤压面的计算面积一定是实际积压的面积。

A.正确B.错误【参考答案】: B10.某轴的轴力沿杆轴是变化的，则在发生破坏的截面上（）A.外力一定最大，且面积一定最小；B.轴力一定最大，且面积一定最小；C.轴力不一定最大，但面积一定最小；D.轴力和面积之比一定最大【参考答案】: D11.当切应力不超过材料的剪切比例极限时，切应变γ和切应力τ成正比。

A.正确B.错误【参考答案】: A12.题目见图片A.AB.BC.CD.D【参考答案】: C13.题目见图片A.AB.BC.CD.D 【参考答案】: A14.题目见图片A.AB.BC.CD.D 【参考答案】: B15.题目见图片A.AB.BC.CD.D 【参考答案】: C16.题目见图片A.AB.BC.CD.D 【参考答案】: B17.题目见图片A.AB.BC.CD.D 【参考答案】: B18.题目见图片A.AB.BC.CD.D 【参考答案】: D19.题目见图片A.AB.BC.CD.D 【参考答案】: C20.通常以伸长率<（）作为定义脆性材料的界限。

A.2%B.3%C.4%D.5%【参考答案】: D21.题目见图片A.AB.BC.CD.D【参考答案】: B22.在工程上，通常将延伸率大于（）%的材料称为塑性材料A.2B.5C.10D.15【参考答案】: B23.题目见图片A.AB.BC.CD.D【参考答案】: C24.题目见图片A.AB.BC.CD.D【参考答案】: C25.题目见图片A.AB.BC.CD.D【参考答案】: A26.矩形截面梁受弯曲变形，如果梁横截面的高度增加一倍时，则梁内的最大正应力为原来的多少倍？A.正应力为1/2倍B.正应力为1/4倍C.正应力为4倍D.无法确定【参考答案】: B27.轴向拉伸杆，正应力最大的截面和剪应力最大的截面（）A.分别是横截面、45°斜截面；B.都是横截面；C.分别是45°斜截面、横截面；D.都是45°斜截面【参考答案】: D28.判断：平面弯曲的梁，位于横截面中性轴的点，其弯曲正应力ζ=0?A.正确B.错误【参考答案】: A29.一内外径之比d/D=0.8的空心圆轴，若外径D固定不变，壁厚增加1倍，则该轴的抗扭强度和抗扭刚度分别提高（）A.不到1倍，1倍以上；B.1倍以上，不到1倍；C.1倍以上，1倍以上；D.不到1倍，不到1倍【参考答案】: D30.均匀性假设认为，材料内部各点的（）是相同的A.应力B.应变C.位移D.力学性质【参考答案】: D31.题目见图片A.AB.BC.CD.D 【参考答案】: D32.题目见图片A.AB.BC.CD.D 【参考答案】: B33.题目见图片A.AB.BC.CD.D【参考答案】: D34.判断：园轴扭转危险截面一定是扭矩和横截面积均达到最大值的截面。

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 要求：
一、独立完成，下面已将五组题目列出，请按照学院平台指定．．
的做题组数作答， 每人只答一组题目．．．．．．．．，多答无效．．．．
，满分100分； 平台查看做题组数操作：学生登录学院平台→系统登录→学生登录→课程考试→离线考核→离线考核课程查看→做题组数，显示的数字为此次离线考核所应做哪一组题的标识；
例如：“做题组数”标为1，代表学生应作答“第一组”试题；
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．．．．按题目要求手写．．
作答；答题纸上全部信息要求手写，包括学号、姓名等基本信息和答题内容，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（只粘贴部分内容的图片不给分），图片请保持正向、清晰； 1. 上传文件命名为“中心-学号-姓名-科目.doc ”
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提示：未按要求作答题目的作业及雷同作业，成绩以．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．0．分记．．
！
题目如下：
第一组：
计算题（每小题25分，共100分）
1. 梁的受力情况如下图，材料的[]MPa 160=σ。

若截面为圆柱形，试设计此圆截面直径。

m
kN q /10=
解：。

材料力学第三章答案【篇一：材料力学习题册答案-第3章扭转】是非判断题二、选择题0 b 2t?d316?1?? ? b wp??d316?1?? ?2c wp??d316?1?? ? d w3p??d316?1?? ?46.对于受扭的圆轴，关于如下结论：①最大剪应力只出现在横截面上；②在横截面上和包含杆件的纵向截面上均无正应力；③圆轴内最大拉应力的值和最大剪应力的值相等。

现有四种答案，正确的是（ a ）a ②③对 b①③对 c①②对d 全对 7.扭转切应力公式?mnp?i?适用于（ d）杆件。

pa 任意杆件；b 任意实心杆件；c 任意材料的圆截面；d 线弹性材料的圆截面。

9.若将受扭实心圆轴的直径增加一倍，则其刚度是原来的（ d a 2倍； b 4倍； c 8倍； d 16倍。

三、计算题1.试用截面法求出图示圆轴各段内的扭矩t，并作扭矩图2.图示圆轴上作用有四个外力偶矩 me1 =1kn/m, me2 =0.6kn/m,）me3= me4 =0.2kn/m, ⑴试画出该轴的扭矩图；⑵若 me1与me2的作用位置互换，扭矩图有何变化？(1)(2)解： me1与me2的作用位置互换后，最大扭矩变小。

3.如图所示的空心圆轴，外径d=100㎜，内径d=80㎜，m=6kn/m,m=4kn/m.请绘出轴的扭矩图，并求出最大剪应力解：扭矩图如上，则轴面极惯性矩id4?d4)(1004?804)(10?3)4p=?(32??32?5.8?10?6m4㎜，l=500tr4?103?50?103ip5.8?104．图示圆形截面轴的抗扭刚度为g ip，每段长1m,试画出其扭矩图并计算出圆轴两端的相对扭转角。

ab+ad=cdab=t1l?90?gipgipad=bc=t2l100gipgipcd=t3l40gipgip?90?100?4050?gipgip【篇二：《材料力学》第3章扭转习题解】[习题3-1] 一传动轴作匀速转动，转速n?200r/min，轴上装有五个轮子，主动轮ii输入的功率为60kw，从动轮，i，iii，iv，v依次输出18kw，12kw，22kw和8kw。

材料力学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 材料力学中，下列哪个选项不是材料的基本力学性能？A. 弹性B. 塑性C. 韧性D. 硬度2. 材料在受到外力作用时，若外力移除后材料能恢复原状，则该材料表现出的特性是：A. 塑性B. 弹性C. 脆性D. 韧性3. 材料力学中，下列哪种应力不是基本应力类型？A. 正应力B. 剪应力C. 拉应力D. 弯应力4. 材料的屈服强度是指：A. 材料开始发生永久变形的应力B. 材料发生断裂的应力C. 材料开始发生弹性变形的应力D. 材料发生塑性变形的应力5. 根据材料力学的胡克定律，当材料受到正应力作用时，其应变与应力的关系是：A. 正比B. 反比C. 无关系D. 非线性关系6. 材料力学中，下列哪种情况下材料的应力状态是平面应力？A. 材料的三个主应力中有一个为零B. 材料的三个主应力都非零C. 材料的三个主应力中有两个为零D. 材料的三个主应力都为零7. 材料力学中，下列哪个选项不是材料的疲劳破坏的特点？A. 循环加载B. 低应力水平C. 无明显征兆D. 应力水平高8. 材料在受到拉伸时，其横截面积的变化趋势是：A. 增加B. 减小C. 不变D. 先增加后减小9. 材料力学中，下列哪个选项不是材料的疲劳寿命的影响因素？A. 应力水平B. 材料的微观结构C. 材料的宏观结构D. 材料的化学成分10. 材料力学中，下列哪个选项不是材料的疲劳破坏的预防措施？A. 避免应力集中B. 提高应力水平C. 采用表面处理D. 选择适当的材料答案：1-5 DBBCA 6-10 ACCBD二、简答题（每题10分，共30分）1. 简述材料力学中材料的弹性模量和剪切模量的定义及其物理意义。

答：弹性模量，也称为杨氏模量，是材料在受到正应力作用时，其应力与应变的比值。

它反映了材料抵抗变形的能力，数值越大，表示材料越硬。

剪切模量，也称为刚度模量，是材料在受到剪应力作用时，其应力与剪应变的比值。

材料力学要求：一、独立完成，下面已将五组题目列出，请按照学院平台指定．．的做题组数作答，每人只答一组题目．．．．．．．．，多答无效．．．．，满分100分； 平台查看做题组数操作：学生登录学院平台→系统登录→学生登录→课程考试→离线考核→离线考核课程查看→做题组数，显示的数字为此次离线考核所应做哪一组题的标识；例如：“做题组数”标为1，代表学生应作答“第一组”试题； 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．．．．按题目要求手写．．作答；答题纸上全部信息要求手写，包括学号、姓名等基本信息和答题内容，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（只粘贴部分内容的图片不给分），图片请保持正向、清晰； 1. 完成的作业应另存为保存类型是“．．．．．．．．．Word97．．．．．．-．2003．．．．”．提交; 2. 上传文件命名为“中心-学号-姓名-科目.doc ”; 3. 文件容量大小：不得超过20MB 。

提示：未按要求作答题目的作业及雷同作业，成绩以．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．0．分记．．！题目如下：如需答案+ 3171126054 第一组：计算题（每小题25分，共100分）1. 试求千斤顶丝杠的工作安全因数。

已知最大承载kN F 120=，有效直径mm d 521=。

长度mm l 600=，材料为A3钢，GPa E 210=，MPa p 200=σ，MPa s 235=σ，MPa a 304=，MPa b 12.1=。

可以认为丝杠的下端固定，上端为自由。

2. 图示铸铁梁m a 6.0=。

材料许用拉应力[]MPa t35=σ，许用压应力[]MPa c 140=σ，求q 的最大允许值。

已知mmy c 8.126=, 46431cm I Z =3. 梁的受力情况如下图，材料的[]MPa 160=σ。

材料力学课后习题答案欢迎大家来到聘才网小编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最危险?答：韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂这种断裂有1个缓慢的撕裂过程在裂纹扩展过程中不断地消耗能量;而脆性断裂是突然发生的断裂断裂前基本上不发生塑性变形没有明显征兆因而危害性很大3、剪切断裂与解理断裂都是穿晶断裂为什么断裂性质完全不同?答：剪切断裂是在切应力作用下沿滑移面分离而造成的滑移面分离一般是韧性断裂而解理断裂是在正应力作用以极快的速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂解理断裂通常是脆性断裂4、何谓拉伸断口三要素?影响宏观拉伸断口性态的因素有些?答：宏观断口呈杯锥形由纤维区、放射区和剪切唇3个区域组成即所谓的断口特征三要素上述断口三区域的形态、大小和相对位置因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率和受力状态不同而变化5、论述格雷菲斯裂纹理论分析问题的思路推导格雷菲斯方程并指出该理论的局限性答：只适用于脆性固体,也就是只适用于那些裂纹尖端塑性变形可以忽略的情况第二章金属在其他静载荷下的力学性能一、解释下列名词：(1)应力状态软性系数材料或工件所承受的最大切应力τmax和最大正12应力σmax比值即：max(2)缺口效应绝大多数机件的横截面都不是均匀而无变化的光滑体往往存在截面的急剧变化如键槽、油孔、轴肩、螺纹、退刀槽及焊缝等这种截面变化的部分可视为“缺口”由于缺口的存在在载荷作用下缺口截面上的应力状态将发生变化产生所谓的缺口效应(3)缺口敏感度缺口试样的抗拉强度σbn的与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σb的比值称为缺口敏感度即：(4)布氏硬度用钢球或硬质合金球作为压头采用单位面积所承受的试验力计算而得的硬度(5)洛氏硬度采用金刚石圆锥体或小淬火钢球作压头以测量压痕深度所表示的硬度(6)维氏硬度以两相对面夹角为136的金刚石四棱锥作压头采用单位面积所承受的试验力计算而得的硬度(7)努氏硬度采用2个对面角不等的四棱锥金刚石压头由试验力除以压痕投影面积得到的硬度(8)肖氏硬度采动载荷试验法根据重锤回跳高度表证的金属硬度(9)里氏硬度采动载荷试验法根据重锤回跳速度表证的金属硬度二、说明下列力学性能指标的意义(1)σbc材料的抗压强度(2)σbb材料的抗弯强度(3)τs材料的扭转屈服点(4)τb材料的抗扭强度(5)σbn材料的抗拉强度(6)NSR材料的缺口敏感度(7)HBW压头为硬质合金球的材料的布氏硬度(8)HRA材料的洛氏硬度(9)HRB材料的洛氏硬度(10)HRC材料的洛氏硬度(11)HV材料的维氏硬度在弹性状态下的应力分布：薄板：在缺口根部处于单向拉应力状态在板中心部位处于两向拉伸平面应力状态厚板：在缺口根部处于两向拉应力状态缺口内侧处三向拉伸平面应变状态无论脆性材料或塑性材料都因机件上的缺口造成两向或三向应力状态和应力集中而产生脆性倾向降低了机件的使用安全性为了评定不同金属材料的缺口变脆倾向必须采用缺口试样进行静载力学性能试验八.今有如下零件和材料需要测定硬度试说明选择何种硬度实验方法为宜(1)渗碳层的硬度分布;(2)淬火钢;(3)灰铸铁;(4)鉴别钢中的隐晶马氏体和残余奥氏体;(5)仪表小黄铜齿轮;(6)龙门刨床导轨;(7)渗氮层;(8)高速钢刀具;(9)退火态低碳钢;(10)硬质合金(1)渗碳层的硬度分布HK或显微HV(2)淬火钢HRC(3)灰铸铁HB(4)鉴别钢中的隐晶马氏体和残余奥氏体显微HV或者HK(5)仪表小黄铜齿轮HV(6)龙门刨床导轨HS(肖氏硬度)或HL(里氏硬度)(7)渗氮层HV(8)高速钢刀具HRC(9)退火态低碳钢HB(10)硬质合金HRA第三章金属在冲击载荷下的力学性能冲击韧性:材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力【P57】冲击韧度::U形缺口冲击吸收功AKU除以冲击试样缺口底部截面积所得之商称为冲击韧度αku=Aku/S(J/cm2),反应了材料抵抗冲击载荷的能力,用aKU表示P57注释/P67冲击吸收功:缺口试样冲击弯曲试验中摆锤冲断试样失去的位能为mgH1mgH2此即为试样变形和断裂所消耗的功称为冲击吸收功以AK表示单位为JP57/P67低温脆性：体心立方晶体金属及合金或某些密排六方晶体金属及其合金特别是工程上常用的中、低强度结构钢(铁素体珠光体钢)在试验温度低于某一温度tk时会由韧性状态变为脆性状态冲击吸收功明显下降断裂机理由微孔聚集型变为穿晶解理型断口特征由纤维状变为结晶状这就是低温脆性韧性温度储备:材料使用温度和韧脆转变温度的差值保证材料的低温服役行为二、(1)AK：冲击吸收功含义见上面冲击吸收功不能真正代表材料的韧脆程度但由于它们对材料内部组织变化十分敏感而且冲击弯曲试验方法简便易行被广泛采用AKV(CVN)：V型缺口试样冲击吸收功.AKU：U型缺口冲击吸收功.(2)FATT50：通常取结晶区面积占整个断口面积50%时的温度为tk 并记为50%FATT或FATT50%t50(或:结晶区占整个断口面积50%是的温度定义的韧脆转变温度.(3)NDT:以低阶能开始上升的温度定义的韧脆转变温度,称为无塑性或零塑性转变温度(4)FTE:以低阶能和高阶能平均值对应的温度定义tk记为FTE(5)FTP:以高阶能对应的温度为tk记为FTP四、试说明低温脆性的物理本质及其影响因素低温脆性的物理本质：宏观上对于那些有低温脆性现象的材料它们的屈服强度会随温度的降低急剧增加而断裂强度随温度的降低而变化不大当温度降低到某一温度时屈服强度增大到高于断裂强度时在这个温度以下材料的屈服强度比断裂强度大因此材料在受力时还未发生屈服便断裂了材料显示脆性从微观机制来看低温脆性与位错在晶体点阵中运动的阻力有关当温度降低时位错运动阻力增大原子热激活能力下降因此材料屈服强度增加影响材料低温脆性的因素有(P63P73)：1.晶体结构：对称性低的体心立方以及密排六方金属、合金转变温度高材料脆性断裂趋势明显塑性差2.化学成分：能够使材料硬度强度提高的杂质或者合金元素都会引起材料塑性和韧性变差材料脆性提高3.显微组织：①晶粒大小细化晶粒可以同时提高材料的强度和塑韧性因为晶界是裂纹扩展的阻力晶粒细小晶界总面积增加晶界处塞积的位错数减少有利于降低应力集中;同时晶界上杂质浓度减少避免产生沿晶脆性断裂②金相组织：较低强度水平时强度相等而组织不同的钢冲击吸收功和韧脆转变温度以马氏体高温回火最佳贝氏体回火组织次之片状珠光体组织最差钢中夹杂物、碳化物等第二相质点对钢的脆性有重要影响当其尺寸增大时均使材料韧性下降韧脆转变温度升高五.试述焊接船舶比铆接船舶容易发生脆性破坏的原因焊接容易在焊缝处形成粗大金相组织气孔、夹渣、未熔合、未焊透、错边、咬边等缺陷增加裂纹敏感度增加材料的脆性容易发生脆性断裂七.试从宏观上和微观上解释为什么有些材料有明显的韧脆转变温度而另外一些材料则没有?宏观上体心立方中、低强度结构钢随温度的降低冲击功急剧下降具有明显的韧脆转变温度而高强度结构钢在很宽的温度范围内冲击功都很低没有明显的韧脆转变温度面心立方金属及其合金一般没有韧脆转变现象微观上体心立方金属中位错运动的阻力对温度变化非常敏感位错运动阻力随温度下降而增加在低温下该材料处于脆性状态而面心立方金属因位错宽度比较大对温度不敏感故一般不显示低温脆性体心立方金属的低温脆性还可能与迟屈服现象有关对低碳钢施加一高速到高于屈服强度时材料并不立即产生屈服而需要经过一段孕育期(称为迟屈时间)才开始塑性变形这种现象称为迟屈服现象由于材料在孕育期中只产生弹性变形没有塑性变形消耗能量所以有利于裂纹扩展往往表现为脆性破坏第四章金属的断裂韧度2.名词解释低应力脆断：高强度、超高强度钢的机件中低强度钢的大型、重型机件在屈服应力以下发生的断裂张开型(?型)裂纹：拉应力垂直作用于裂纹扩展面裂纹沿作用力方向张开沿裂纹面扩展的裂纹应力场强度因子K?：在裂纹尖端区域各点的应力分量除了决定于位置外尚与强度因子K?有关对于某一确定的点其应力分量由K?确定K?越大则应力场各点应力分量也越大这样K?即可表示应力场的强弱程度称K?为应力场强度因子“I”表示I型裂纹小范围屈服：塑性区的尺寸较裂纹尺寸及净截面尺寸为小时(小1个数量级以上)这就称为小范围屈服有效屈服应力：裂纹在发生屈服时的应力有效裂纹长度：因裂纹尖端应力的分布特性裂尖前沿产生有塑性屈服区屈服区内松弛的应力将叠加至屈服区之外从而使屈服区之外的应力增加其效果相当于因裂纹长度增加ry后对裂纹尖端应力场的影响经修正后的裂纹长度即为有效裂纹长度:a+ry裂纹扩展K判据：裂纹在受力时只要满足KI?KIC就会发生脆性断裂.反之即使存在裂纹若KI?KIC也不会断裂新P71：旧832、说明下列断裂韧度指标的意义及其相互关系K?C和KC答：临界或失稳状态的K?记作K?C或KCK?C为平面应变下的断裂韧度表示在平面应变条件下材料抵抗裂纹失稳扩展的能力KC为平面应力断裂韧度表示在平面应力条件下材料抵抗裂纹失稳扩展的能力它们都是?型裂纹的材料裂纹韧性指标但KC值与试样厚度有关当试样厚度增加使裂纹39材料力学性能课后习题答案材料力学课后习题答案尖端达到平面应变状态时断裂韧度趋于一稳定的最低值即为K?C 它与试样厚度无关而是真正的材料常数3、试述低应力脆断的原因及防止方法答：低应力脆断的原因：在材料的生产、机件的加工和使用过程中产生不可避免的宏观裂纹从而使机件在低于屈服应力的情况发生断裂预防措施：将断裂判据用于机件的设计上在给定裂纹尺寸的情况下确定机件允许的最大工作应力或者当机件的工作应力确定后根据断裂判据确定机件不发生脆性断裂时所允许的最大裂纹尺寸4、为什么研究裂纹扩展的力学条件时不用应力判据而用其它判据?答：由41可知裂纹前端的应力是1个变化复杂的多向应力如用它直接建立裂纹扩展的应力判据显得十分复杂和困难;而且当r→0时不论外加平均应力如何小裂纹尖端各应力分量均趋于无限大构件就失去了承载能力也就是说只要构件一有裂纹就会破坏这显然与实际情况不符这说明经典的强度理论单纯用应力大小来判断受载的裂纹体是否破坏是不正确的因此无法用应力判据处理这一问题因此只能用其它判据来解决这一问题5、试述应力场强度因子的意义及典型裂纹K?的表达式答：几种裂纹的K?表达式无限大板穿透裂纹：K???a;有限宽板穿透裂纹：aaK??1.2?a;有限宽板单边直裂纹：K???af();K???af()当b?a时bb受弯单边裂纹梁：K??6Maf();无限大物体内部有椭圆片裂纹远处受3/2(b?a)b2均匀拉伸：K???a?a2(sin??2cos2?)1/4;无限大物体表面有半椭圆裂纹远c1.1?a?处均受拉伸：A点的K??7、试述裂纹尖端塑性区产生的原因及其影响因素答：机件上由于存在裂纹在裂纹尖端处产生应力集中当σy趋于材料的屈服应力时在裂纹尖端处便开始屈服产生塑性变形从而形成塑性区影响塑性区大小的因素有：裂纹在厚板中所处的位置板中心处于平面应变状态塑性区较小;板表面处于平面应力状态塑性区较大但是无论平面应力或平面应变塑性区宽度总是与(KIC/σs)2成正比13、断裂韧度KIC与强度、塑性之间的关系：总的来说断裂韧度随强度的升高而降低15、影响KIC的冶金因素：内因：1、学成分的影响;2、集体相结构和晶粒大小的影响;3、杂质及第二相的影响;4、显微组织的影响外因：1、温度;2、应变速率16.有1大型板件材料的σ0.2=1200MPaKIc=115MPa*m1/2探伤发现有20mm长的横向穿透裂纹若在平均轴向拉应力900MPa下工作试计算KI及塑性区宽度R0并判断该件是否安全?解：由题意知穿透裂纹受到的应力为σ=900MPa根据σ/σ0.2的值确定裂纹断裂韧度KIC是否休要修正因为σ/σ0.2=900/1200=0.75>0.7所以裂纹断裂韧度KIC需要修正对于无限板的中心穿透裂纹修正后的KI为：?a9000.01?KI???168.1322)?0?0.177(0.75)(.177(?/?s)1?KI?塑性区宽度为：??R0???比较K1与KIc：22???s?因为K1=168.13(MPa*m1/2)KIc=115(MPa*m1/2)所以：K1>KIc裂纹会失稳扩展,所以该件不安全17.有一轴件平行轴向工作应力150MPa使用中发现横向疲劳脆性正断断口分析表明有25mm深度的表面半椭圆疲劳区根据裂纹a/c可以确定υ=1测试材料的σ0.2=720MPa试估算材料的断裂韧度KIC为多少?解：因为σ/σ0.2=150/720=0.208<0.7所以裂纹断裂韧度KIC不需要修正对于无限板的中心穿透裂纹修正后的KI为：KIC=Yσcac1/2对于表面半椭圆裂纹Y=1.1/υ=1.1?3?150?25?10所以KIC=Yσcac1/2=1.1=46.229(MPa*m1/2) 第五章金属的疲劳1.名词解释;应力幅σa:σa=1/2(σmaxσmin)p95/p108平均应力σm：σm=1/2(σmax+σmin)p95/p107应力比r:r=σmin/σmaxp95/p108疲劳源：是疲劳裂纹萌生的策源地一般在机件表面常和缺口裂纹刀痕蚀坑相连P96疲劳贝纹线：是疲劳区的最大特征一般认为它是由载荷变动引起的是裂纹前沿线留下的弧状台阶痕迹P97/p110疲劳条带：疲劳裂纹扩展的第二阶段的断口特征是具有略程弯曲并相互平行的沟槽花样称为疲劳条带(疲劳辉纹疲劳条纹)p113/p132驻留滑移带：用电解抛光的方法很难将已产生的表面循环滑移带去除当对式样重新循环加载时则循环滑移带又会在原处再现这种永留或再现的循环滑移带称为驻留滑移带P111ΔK:材料的疲劳裂纹扩展速率不仅与应力水平有关而且与当时的裂纹尺寸有关ΔK是由应力范围Δσ和a复合为应力强度因子范围ΔK=KmaxKmin=Yσmax√aYσmin√a=YΔσ√a.p105/p120da/dN:疲劳裂纹扩展速率即每循环一次裂纹扩展的距离P105 疲劳寿命：试样在交变循环应力或应变作用下直至发生破坏前所经受应力或应变的循环次数p102/p117过载损伤：金属在高于疲劳极限的应力水平下运转一定周次后其疲劳极限或疲劳寿命减小就造成了过载损伤P102/p1172.揭示下列疲劳性能指标的意义疲劳强度σ1σp,τ1,σ1N,P99,100,103/p114σ1:对称应力循环作用下的弯曲疲劳极限;σp:对称拉压疲劳极限;τ1:对称扭转疲劳极限;σ1N:缺口试样在对称应力循环作用下的疲劳极限疲劳缺口敏感度qfP103/p118金属材料在交变载荷作用下的缺口敏感性常用疲劳缺口敏感度来评定Qf=(Kf1)/(kt1).其中Kt为理论应力集中系数且大于一Kf为疲劳缺口系数Kf=(σ1)/(σ1N)过载损伤界P102,103/p117由实验测定测出不同过载应力水平和相应的开始降低疲劳寿命的应力循环周次得到不同试验点连接各点便得到过载损伤界疲劳门槛值ΔKthP105/p120在疲劳裂纹扩展速率曲线的Ⅰ区当ΔK≤ΔKth时da/aN=0,表示裂纹不扩展;只有当ΔK>ΔKth时da/dN>0,疲劳裂纹才开始扩展因此ΔKth是疲劳裂纹不扩展的ΔK临界值称为疲劳裂纹扩展门槛值4.试述疲劳宏观断口的特征及其形成过程(新书P96~98及PPT旧书P109~111)答：典型疲劳断口具有3个形貌不同的区域疲劳源、疲劳区及瞬断区(1)疲劳源是疲劳裂纹萌生的策源地疲劳源区的光亮度最大因为这里在整个裂纹亚稳扩展过程中断面不断摩擦挤压故显示光亮平滑另疲劳源的贝纹线细小(2)疲劳区的疲劳裂纹亚稳扩展所形成的断口区域是判断疲劳断裂的重要特征证据特征是：断口比较光滑并分布有贝纹线断口光滑是疲劳源区域的延续但其程度随裂纹向前扩展逐渐减弱贝纹线是由载荷变动引起的如机器运转时的开动与停歇偶然过载引起的载荷变动使裂纹前沿线留下了弧状台阶痕迹(3)瞬断区是裂纹最后失稳快速扩展所形成的断口区域其断口比疲劳区粗糙脆性材料为结晶状断口韧性材料为纤维状断口6.试述疲劳图的意义、建立及用途(新书P101~102旧书P115~117)答：定义：疲劳图是各种循环疲劳极限的集合图也是疲劳曲线的另1种表达形式意义：很多机件或构件是在不对称循环载荷下工作的因此还需要知道材料的不对称循环疲劳极限以适应这类机件的设计和选材的需要通常是用工程作图法由疲劳图求得各种不对称循环的疲劳极限1、?a??m疲劳图建立：这种图的纵坐标以?a表示横坐标以?m表示然后以不同应力比r条件下将?max表示的疲劳极限?r分解为?a和?m并在该坐标系中作ABC曲线即1?a(?max??min)1?r为?a??m疲劳图其几何关系为：tan?????m(?max??min)1?r2(用途)：我们知道应力比r将其代入试中就可以求得tan?和?而后从坐标原点O引直线令其与横坐标的夹角等于?值该直线与曲线ABC相交的交点B便是所求的点其纵、横坐标之和即为相应r的疲劳极限?rB?rB??aB??mB2、?max(?min)??m疲劳图建立：这种图的纵坐标以?max或?min表示横坐标以?m表示然后将不同应力比r下的疲劳极限分别以?max(?min)和?m表示于上述坐标系中就形成这种疲劳图几何关系为：tan???max2?max2???m?max??min1?r(用途)：我们只要知道应力比r,就可代入上试求得tan?和?而后从坐标原点O引一直线OH令其与横坐标的夹角等于?该直线与曲线AHC相交的交点H的纵坐标即为疲劳极限8.试述影响疲劳裂纹扩展速率的主要因素(新书P107~109旧书P123~125)dac(?K)n?答：1、应力比r(或平均应力?m)的影响：Forman提出：dN(1?r)Kc??K残余压应力因会减小r,使因会增大r使da降低和?Kth升高对疲劳寿命有利;而残余拉应力dNda升高和?Kth降低对疲劳寿命不利dN2、过载峰的影响：偶然过载进入过载损伤区内使材料受到损伤并降低疲劳寿命但若过载适当有时反而是有益的da3、材料组织的影响：①晶粒大小：晶粒越粗大其?Kth值越高越低对dN疲劳寿命越有利②组织：钢的含碳量越低铁素体含量越多时其?Kth值就越高当钢的淬火组织中存在一定量的残余奥氏体和贝氏体等韧性组织时可以提da高钢的?Kth降低③喷丸处理：喷丸强化也能提高?KthdN9.试述疲劳微观断口的主要特征答：断口特征是具有略呈弯曲并相互平行的沟槽花样称疲劳条带(疲劳条纹、疲劳辉纹)疲劳条带是疲劳断口最典型的微观特征滑移系多的面心立方金属其疲劳条带明显;滑移系少或组织复杂的金属其疲劳条带短窄而紊乱疲劳裂纹扩展的塑性钝化模型(Laird模型)：图中(a),在交变应力为零时裂纹闭合图(b)受拉应力时裂纹张开在裂纹尖端沿最大切应力方向产生滑移图(c),裂纹张开至最大塑性变形区扩大裂纹尖端张开呈半圆形裂纹停止扩展由于塑性变形裂纹尖端的应力集中减小裂纹停止扩展的过程称为“塑性钝化”图(d)当应力变为压缩应力时滑移方向也改变了裂纹尖端被压弯成“耳状”切口图(e)到压缩应力为最大值时裂纹完全闭合裂纹尖端又由钝变锐形成一对尖角12.试述金属表面强化对疲劳强度的影响答：表面强化处理可在机件表面产生有利的残余压应力同时还能提高机件表面的强度和硬度这两方面的作用都能提高疲劳强度表面强化方法通常有表面喷丸、滚压、表面淬火及表面化学热处理等(1)表面喷丸及滚压喷丸是用压缩空气将坚硬的小弹丸高速喷打向机件表面使机件表面产生局部形变硬化;同时因塑变层周围的弹性约束又在塑变层内产生残余压应力表面滚压和喷丸的作用相似只是其压应力层深度较大很适于大工件;而且表面粗糙度低强化效果更好(2)表面热处理及化学热处理他们除能使机件获得表硬心韧的综合力学性能外还可以利用表面组织相变及组织应力、热应力变化使机件表面层获得高强度和残余压应力更有效地提高机件疲劳强度和疲劳寿命13.试述金属的硬化与软化现象及产生条件金属材料在恒定应变范围循环作用下随循环周次增加其应力不断增加即为循环硬化金属材料在恒定应变范围循环作用下随循环周次增加其应力逐渐减小即为循环软化金属材料产生循环硬化与软化取决于材料的初始状态、结构特性以及应变幅和温39材料力学性能课后习题答案材料力学课后习题答案度等循环硬化和软化与σb/σs有关：σb/σs>1.4表现为循环硬化;σb/σs<1.2表现为循环软化;1.2<1.4材料比较稳定无明显循环硬化和软化现象也可用应变硬化指数n来判断循环应变对材料的影响n1硬化退火状态的塑性材料往往表现为循环硬化加工硬化的材料表现为循环软化循环硬化和软化与位错的运动有关：退火软金属中位错产生交互作用运动阻力增大而硬化冷加工后的金属中有位错缠结在循环应力下破坏阻力变小而软化。

材料力学相关习题答案材料力学相关习题答案材料力学是工程力学的一个重要分支，研究材料在受力过程中的力学性质和变形行为。

在学习材料力学的过程中，习题是不可或缺的一部分。

通过解答习题，我们可以更好地理解和应用所学的理论知识。

在本文中，我将为大家提供几道材料力学相关习题的答案，希望能对大家的学习有所帮助。

1. 一根长度为L、截面积为A的均匀杆材，受到一个沿着杆轴方向的拉力F。

求杆材的应力和应变。

解答：根据杆材的应力定义，应力等于受力F与截面积A的比值。

即σ = F/A。

应变定义为杆材的变形量与原始长度的比值。

即ε = ΔL/L。

2. 一根长度为L、截面积为A的杆材，其杨氏模量为E。

如果在杆材上施加一个拉力F，使其产生弹性变形，求变形后的杆材长度。

解答：根据胡克定律，弹性变形下的应力与应变之间存在线性关系。

即σ = Eε。

应变可以表示为杆材长度的变化量与原始长度的比值。

即ε = ΔL/L。

根据上述两个公式，我们可以得到F/A = EΔL/L。

由此可以解得变形后的杆材长度为L + ΔL = FL/(AE)。

3. 一个圆形截面的钢材柱，直径为D，长度为L。

当柱受到一个压力P时，求杆材的应力和应变。

解答：圆形截面的面积可以表示为A = πD^2/4。

根据杆材的应力定义，应力等于受力P与截面积A的比值。

即σ = P/A。

应变可以表示为杆材长度的变化量与原始长度的比值。

即ε = ΔL/L。

由于该杆材受到压力，所以应变为负值。

4. 一根长度为L、截面积为A的杆材，其杨氏模量为E。

如果在杆材上施加一个压力P，使其产生弹性变形，求变形后的杆材长度。

解答：根据胡克定律，弹性变形下的应力与应变之间存在线性关系。

即σ = Eε。

应变可以表示为杆材长度的变化量与原始长度的比值。

即ε = ΔL/L。

根据上述两个公式，我们可以得到P/A = EΔL/L。

由此可以解得变形后的杆材长度为L + ΔL = -PL/(AE)。

通过以上几道习题的解答，我们可以看到材料力学中的一些基本概念和公式的应用。

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。

第一章测试1【判断题】(5分)材料力学的研究对象是变形杆件。

A.对B.错2【判断题】(5分)强度是构件抵抗破坏和变形的能力。

A.对B.错3【单选题】(5分)杆件的刚度是指（）。

A.杆件的软硬程度B.杆件对弹性变形的抵抗能力C.杆件对弯曲变形的抵抗能力D.杆件的承载能力4【单选题】(5分)构件在外力作用下（）的能力称为稳定性。

A.不发生断裂B.不产生变形C.保持静止D.保持原有平衡状态5【判断题】(5分)关于变形固体的假设包括：均匀性假设、连续性假设、各向同性假设、小变形假设。

A.对B.错6【判断题】(5分)均匀性假设认为，材料内部各点的受力相同。

A.错B.对7【单选题】(5分)各向同性假设认为，材料沿各个方向具有相同的（）。

A.位移B.力学性能C.变形D.外力8【单选题】(5分)根据小变形条件，可以认为（）。

A.构件不破坏B.构件仅发生弹性变形C.构件的变形远小于其原始尺寸D.构件不变形9【判断题】(5分)杆件受到作用面垂直于杆轴的一对力偶作用，发生扭转变形。

A.错B.对10【判断题】(5分)扭转变形和弯曲变形不能同时发生。

A.对B.错11【单选题】(10分)AB、BC段分别发生（）变形。

A.拉伸、压缩B.压缩、拉伸C.拉伸、无变形D.无变形、压缩12【多选题】(10分)下图结构中可发生弯曲变形的部分是（）。

A.AB段B.都不是C.CD段D.CB段13【单选题】(10分)若杆件发生弯扭组合变形，其横截面上的内力分量有（）。

A.弯矩、扭矩B.弯矩、扭矩、剪力C.轴力、剪力、弯矩、扭矩D.轴力、弯矩、扭矩14【单选题】(10分)在一截面的任意点处，正应力σ与切应力τ的夹角（）°。

A.α=90B.α=0C.α为任意角D.α=4515【单选题】(10分)A.B.C.D.第二章测试1【判断题】(4分)研究杆件的应力与变形时，力可按力线平移定理进行移动。

A.错B.对2【单选题】(4分)image.pngA.image.pngB.image.pngC.image.pngD.image.png3【单选题】(4分)image.pngA.image.pngB.image.pngC.image.pngD.image.png4【单选题】(4分)image.pngA.image.pngB.image.pngC.image.pngD.image.png5【单选题】(4分)image.pngA.image.pngB.image.pngC.image.pngD.image.png6【判断题】(4分)轴向拉压杆横截面上的正应力一定与杆件材料无关。

第二章轴向拉压应力与材料的力学性能2-1试画图示各杆的轴力图。

题2-1图解：各杆的轴力图如图2-1所示。

图2-12-2试画图示各杆的轴力图，并指出轴力的最大值。

图a与b所示分布载荷均沿杆轴均匀分布，集度为q。

题2-2图(a)解：由图2-2a(1)可知，qx qa x F -=2)(N轴力图如图2-2a(2)所示，qa F 2m ax ,N =图2-2a(b)解：由图2-2b(2)可知， qa F =R qa F x F ==R 1N )(22R 2N 2)()(qx qa a x q F x F -=--=轴力图如图2-2b(2)所示，qa F =max N,图2-2b2-3 图示轴向受拉等截面杆，横截面面积A =500mm 2，载荷F =50kN 。

试求图示斜截面m -m 上的正应力与切应力，以及杆内的最大正应力与最大切应力。

题2-3图解：该拉杆横截面上的正应力为100MPa Pa 1000.1m10500N 10508263=⨯=⨯⨯==－A F σ 斜截面m -m 的方位角， 50-=α故有MPa 3.41)50(cos MPa 100cos 22=-⋅== ασσαMPa 2.49)100sin(MPa 502sin 2-=-⋅== αστα杆内的最大正应力与最大切应力分别为MPa 100max ==σσMPa 502max ==στ 2-5 某材料的应力-应变曲线如图所示，图中还同时画出了低应变区的详图。

试确定材料的弹性模量E 、比例极限pσ、屈服极限s σ、强度极限b σ与伸长率δ，并判断该材料属于何种类型（塑性或脆性材料）。

题2-5解：由题图可以近似确定所求各量。

220GPa Pa 102200.001Pa10220ΔΔ96=⨯=⨯≈=εσEMPa 220p ≈σ, MPa 240s ≈σMPa 440b ≈σ, %7.29≈δ该材料属于塑性材料。

2-7 一圆截面杆，材料的应力-应变曲线如题2-6图所示。