工程材料习题与辅导第五版答案

材料力学第五版（I ）孙训方版课后习题答案[习题2-2]一打入基地内的木桩如图所示，杆轴单位长度的摩擦力f=kx**2，试做木桩的后力图。

解：由题意可得：33233110,,3/()3/(/)ll N fdx F kl F k F l F x Fx l dx F x l =====⎰⎰1有3[习题2-3] 石砌桥墩的墩身高m l 10=，其横截面面尺寸如图所示。

荷载kN F 1000=，材料的密度3/35.2m kg =ρ，试求墩身底部横截面上的压应力。

解：墩身底面的轴力为：g Al F G F N ρ--=+-=)( 2-3图)(942.31048.935.210)114.323(10002kN -=⨯⨯⨯⨯+⨯--=墩身底面积：)(14.9)114.323(22m A =⨯+⨯=因为墩为轴向压缩构件，所以其底面上的正应力均匀分布。

MPa kPa mkNA N 34.071.33914.9942.31042-≈-=-==σ[习题2-7] 图示圆锥形杆受轴向拉力作用，试求杆的伸长。

2-7图解：取长度为dx 截离体（微元体）。

则微元体的伸长量为：)()(x EA Fdx l d =∆ ，⎰⎰==∆l l x A dxE F dx x EA F l 00)()(lxr r r r =--121，22112112d x l d d r x l r r r +-=+⋅-=， 2211222)(u d x ld d x A ⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=ππ，dx l d d du d x l d d d 2)22(12112-==+- du d d ldx 122-=，)()(22)(221212udu d d l du u d d lx A dx -⋅-=⋅-=ππ 因此，)()(2)()(202100u dud d E Fl x A dx E F dx x EA F l l l l⎰⎰⎰--===∆πlld x l d d d d E Fl u d d E Fl 011221021221)(21)(2⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=ππ ⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-+--=21221)(2111221d d l l d d d d E Fl π⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=122122)(2d d d d E Fl π214d Ed Fl π=[习题2-10] 受轴向拉力F 作用的箱形薄壁杆如图所示。

材料力学第五版课后答案[习题2-2]一打入基地内的木桩如图所示，杆轴单位长度的摩擦力f=kx**2，试做木桩的后力图。

解：由题意可得：33233110,,3/()3/(/)ll N fdx F kl F kF l F x Fx l dx F x l =====⎰⎰1有3[习题2-3] 石砌桥墩的墩身高m l10=，其横截面面尺寸如图所示。

荷载kN F 1000=，材料的密度3/35.2m kg =ρ，试求墩身底部横截面上的压应力。

解：墩身底面的轴力为：g Al F G F N ρ--=+-=)( 2-3图 )(942.31048.935.210)114.323(10002kN -=⨯⨯⨯⨯+⨯--=墩身底面积：)(14.9)114.323(22m A =⨯+⨯=因为墩为轴向压缩构件，所以其底面上的正应力均匀分布。

MPa kPa m kNA N 34.071.33914.9942.31042-≈-=-==σ[习题2-7] 图示圆锥形杆受轴向拉力作用，试求杆的伸长。

2-7图解：取长度为dx 截离体（微元体）。

则微元体的伸长量为：)()(x EA Fdx l d =∆ ，⎰⎰==∆l l x A dxE F dx x EA F l 00)()(l xr r r r =--121，22112112d x l d d r x l r r r +-=+⋅-=，2211222)(u d x ld d x A ⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=ππ，dx l d d du d x l d d d 2)22(12112-==+-du d d ldx 122-=，)()(22)(221212udu d d l du u d d l x A dx -⋅-=⋅-=ππ 因此，)()(2)()(202100udu d d E Fl x A dx E F dx x EA F l l l l⎰⎰⎰--===∆π lld x l d d d d E Fl u d d E Fl 011221021221)(21)(2⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=ππ ⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-+--=21221)(2111221d d l l d d d d E Fl π⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=122122)(2d d d d E Fl π214dEd Fl π=[习题2-10] 受轴向拉力F 作用的箱形薄壁杆如图所示。

材料力学第五版答案第一章简介1.1 材料力学的定义材料力学是研究物质在外力作用下的力学性质变化的学科。

通过研究材料的物理力学性质，可以预测和控制材料在不同条件下的力学行为，为材料的设计和应用提供基础。

1.2 材料力学的基本概念材料力学的基本概念包括应力、应变、弹性和塑性等内容。

应力是物体内部单位面积上的力，应变是物体在外力作用下的变形程度。

弹性是指物体在外力作用下能够恢复到原来形态的能力，而塑性是指物体在外力作用下会产生不可逆的变形。

1.3 材料力学的应用领域材料力学在工程学、材料科学、地质学等领域有着广泛的应用。

在工程学中，材料力学可以用于设计和制造建筑、桥梁、飞机等工程结构；在材料科学中，材料力学可以用于研究材料的力学性能和性质变化规律；在地质学中，材料力学可以用于研究地质构造和地震等现象。

第二章应力和应变2.1 应力的定义和分类应力是指物体内部单位面积上的力，通常用符号σ表示。

根据应力的方向和大小，可以将应力分为正应力、剪应力、法向应力和切向应力等类型。

2.2 应变的定义和分类应变是指物体在外力作用下的变形程度，通常用符号ε表示。

应变分为线性弹性应变、剪切应变等类型。

线性弹性应变是指物体在弹性变形范围内，应变与应力成正比；剪切应变是指物体在外力作用下发生的切变变形。

2.3 应力-应变关系应力和应变之间的关系可以通过应力-应变曲线来表示。

应力-应变曲线可以反映材料的弹性和塑性行为。

在弹性阶段，应力与应变呈线性关系，符合胡克定律；在塑性阶段，应力与应变不再呈线性关系。

第三章弹性力学3.1 弹性体的基本假设弹性体是指在一定范围内，在外力作用下可以恢复到原来形态的物体。

弹性体的基本假设包括线弹性假设、各向同性假设等。

3.2 弹性体的本构关系弹性体的本构关系描述了材料的应力和应变之间的关系。

常见的本构关系有胡克定律、泊松比等。

胡克定律是指当材料处于弹性阶段时，应力和应变成正比。

3.3 弹性体的力学性能参数弹性体的力学性能参数包括弹性模量、剪切模量、泊松比等。

5[习题2-2]一打入基地内的木桩如图所示，杆轴单位长度的摩擦力f=kx**2，试做木桩的后力图。

解：由题意可得：33233110,,3/()3/(/)ll N fdx Fkl F k F l F x Fx l dx F x l =====⎰⎰1有3[习题2-3] 石砌桥墩的墩身高m l 10=，其横截面面尺寸如图所示。

荷载kN F 1000=，材料的密度3/35.2m kg =ρ，试求墩身底部横截面上的压应力。

解：墩身底面的轴力为：g Al F G F N ρ--=+-=)( 2-3图)(942.31048.935.210)114.323(10002kN -=⨯⨯⨯⨯+⨯--=墩身底面积：)(14.9)114.323(22m A =⨯+⨯=因为墩为轴向压缩构件，所以其底面上的正应力均匀分布。

MPa kPa m kNA N 34.071.33914.9942.31042-≈-=-==σ [习题2-7] 图示圆锥形杆受轴向拉力作用，试求杆的伸长。

2-7图解：取长度为dx 截离体（微元体）。

则微元体的伸长量为：)()(x EA Fdx l d =∆ ，⎰⎰==∆l l x A dxE F dx x EA F l 00)()(l xr r r r =--121，22112112d x l d d r x l r r r +-=+⋅-=，2211222)(u d x l d d x A ⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=ππ，dx l d d du d x l d d d 2)22(12112-==+- du d d l dx 122-=，)()(22)(221212udud d l du u d d lx A dx -⋅-=⋅-=ππ因此，)()(2)()(202100u dud d E Fl x A dx E F dx x EA F l l l l⎰⎰⎰--===∆π lld x l d d d d E Fl u d d E Fl 011221021221)(21)(2⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=ππ ⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-+--=21221)(2111221d d l l d d d d E Fl π ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=122122)(2d d d d E Fl π214d Ed Flπ=[习题2-10] 受轴向拉力F 作用的箱形薄壁杆如图所示。

名词解释2表观密度：表观密度是指材料在自然状态下（长期在空气中存放的干燥状态），单位体积的干质量4密实度：指材料体积内被固体物质所充实的程度。

密实度与孔隙率之和为16填充率：指在某堆积体积中，被散粒或粉状材料的颗粒所填充的程度程度。

8材料的含水率：材料中所含水的质量与干燥下状态下材料的质量之比10耐水性材料长期在饱水作用下不破坏，其强度也不显著降低的性质称为耐水性12抗冻性：材料在吸水饱和的状态下，能经受多次冻融循环（冻结和融化）作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性质称为抗冻性14材料的憎水性：材料与水接触时不能被水润湿的性质成为憎水性16材料的耐久性：是指材料在物理化学生物等因素作用下，能经久不变质不破坏，而尚能保持原有的性能。

18材料的塑性变形材料在外力作用下，当应力超过一定限值后产生显著变形，且不产生裂缝或发生断裂，外力取消后，仍保持变形后的形状和尺寸的性质称为塑性。

这种不能恢复的变形称为塑性变形，属于不可逆变形。

20材料的脆性当外力达到一定限度后，材料突然破坏，且破坏时无明显的塑性变形，材料的这种性质称为脆性软化系数=材料在吸水饱和状态下的抗压强度/材料在干燥状态下的抗压强度11.胶凝材料：指土木工程材料中，经过一系列物理，化学作用，能够散粒状或块状材料粘结成整体材料。

12.水硬性胶凝材料：既能在空气中硬化，还能更好地在水中硬化，保持并发展其强度的无机胶凝材料。

13. β型半水石膏：β—CaSO4·1/2H2O14.过火石灰：指石灰生产时局部煅烧温度过高，在表面有熔融物的石灰。

15.石灰陈伏：陈伏是指石灰膏在储灰坑中放置14天以上的过程。

16.普通水泥：凡由硅酸盐水泥熟料5%~20%的混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通水泥。

17.火山灰水泥：在硅酸盐水泥熟料中，按水泥成品质量均匀地加入20~50%火山灰质混合材料，再按需要加入适量石膏磨成细粉，所制成的水硬性胶凝材料称为火山灰水泥。

一、土木工程材料的基本性质一、填空题 (请把答案填在题目的横线上，共20空)1.材料的密度是指在绝对密实状态下，单位体积的质量。

2.一般情况下，若材料孔隙率越大，则其表观密度越小，强度越低。

3.材料的空隙率是指散粒材料在堆积体积中，固体颗粒之间的空隙体积占堆积体积所占的比例。

4.随含水率的增加，材料的密度不变，导热系数增加。

5.同一组成材料，其孔隙率大，则强度低、保温好、表观密度小。

6.材料的孔隙水饱和系数是指材料的吸水饱和的孔隙体积与材料的孔隙体积之比，其值越大，则抗冻性越差。

7.材料的耐久性是指材料在物理、化学、生物等因素作用下，能经久不变质不破坏，而尚能保持原有的性能。

8.材料的耐水性是指材料在长期水的（吸水饱和）作用下不破坏，强度也不明显下降的性质。

9.材料的耐水性以软化系数表示，其数值越大，则材料的耐水性越好。

10.材料的抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不明显下降的性质。

11.若提高材料的抗冻性，应增加闭口孔隙，减少开口孔隙。

12.材料的抗渗性是指材料在压力水作用下抵抗渗透的能力。

13.憎水材料与亲水材料相比，更适宜做防水材料。

二、单项选择题：(请把选择的答案填在题目题干的横线上，共10空) 1. 材料密度ρ、表观密度0ρ、堆积密度0ρ'存在下列关系A 。

A) ρ＞0ρ＞0ρ' B) 0ρ'＞ρ＞0ρ C) ρ＞0ρ'＞0ρ2. 表观密度是指材料在 B 状态下，单位体积的质量。

A ）绝对密实B ）自然C ）堆积D ）饱和面干3. 粉状或散粒状材料的堆积密度是以材料的重量除以材料 A体积求得的。

A) 堆积态状下的 B) 绝对密实的C) 放入水中排开水的 D) 自然状态下的4. 对相同品种，不同表观密度的材料进行比较时，一般表观密度小者 A 。

A) 强度较低 B) 强度提高 C) 比较密实 D) 空隙率较小5. 同种材料，在孔隙率增大时，以下 C 增强。