2015秋材料力学-答案第4次作业+课上习题(弯曲应力)2015-11-5

工程力学材料力学（北京科技大学与东北大学）第一章轴向拉伸和压缩1-1：用截面法求下列各杆指定截面的内力解：(a):N1=0,N2=N3=P(b):N1=N2=2kN(c):N1=P,N2=2P,N3= -P(d):N1=-2P,N2=P(e):N1= -50N,N2= -90N(f):N1=0.896P,N2=-0.732P注（轴向拉伸为正，压缩为负）1-2：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；拉杆上端螺纹的内径d=175mm。

以知作用于拉杆上的静拉力P=850kN，试计算大钟拉杆的最大静应力。

解：σ1=2118504P kNS dπ==35.3Mpaσ2=2228504P kNS dπ==30.4MPa∴σmax=35.3Mpa1-3：试计算图a所示钢水包吊杆的最大应力。

以知钢水包及其所盛钢水共重90kN，吊杆的尺寸如图b所示。

解：下端螺孔截面：σ1=19020.065*0.045P S=15.4Mpa上端单螺孔截面：σ2=2P S =8.72MPa上端双螺孔截面：σ3= 3P S =9.15Mpa∴σmax =15.4Mpa1-4：一桅杆起重机如图所示，起重杆AB为一钢管，其外径D=20mm,内径d=18mm;钢绳CB 的横截面面积为0.1cm2。

已知起重量P=2000N，试计算起重机杆和钢丝绳的应力。

解：受力分析得：F1*sin15=F2*sin45F1*cos15=P+F2*sin45∴σAB=11FS=-47.7MPaσBC=22FS=103.5 MPa1-5：图a所示为一斗式提升机.斗与斗之间用链条连接,链条的计算简图如图b 所示,每个料斗连同物料的总重量P=2000N.钢链又两层钢板构成,如c所示.每个链板厚t=4.5mm,宽h=40mm,H=65mm,钉孔直径d=30mm.试求链板的最大应力.解:F=6PS 1=h*t=40*4.5=180mm 2S2=(H-d)*t=(65-30)*4.5=157.5mm 2∴σmax=2F S =38.1MPa1-6:一长为30cm 的钢杆,其受力情况如图所示.已知杆截面面积A=10cm2,材料的弹性模量E=200Gpa,试求;(1) AC. CD DB 各段的应力和变形.(2) AB 杆的总变形.解: (1)σAC =-20MPa,σCD =0,σDB =-20MPa;△ l AC =NL EA =AC LEA σ=-0.01mm△l CD =CD LEA σ=0△L DB =DB LEA σ=-0.01mm(2) ∴ABl ∆=-0.02mm1-7:一圆截面阶梯杆受力如图所示,已知 材料的弹性模量E=200Gpa,试求各段的应力和应变. 解:31.8127AC ACCB CBPMPa S PMPa S σσ====AC AC AC LNL EA EA σε===1.59*104,CB CB CB LNL EA EA σε===6.36*1041-8:为测定轧钢机的轧制力,在压下螺旋与上轧辊轴承之间装置一测压用的压头.压头是一个钢制的圆筒,其外径D=50mm,内径d=40mm,在压头的外表面上沿纵向贴有测变形的电阻丝片.若测得轧辊两端两个压头的纵向应变均为ε=0.9*10-2,试求轧机的总轧制压力.压头材料的弹性模量E=200Gpa. 解:NllEAllε∆=∆=∴NEAε=62.54*10N EA Nε∴==1-9：用一板状试样进行拉伸试验，在试样表面贴上纵向和横向的电阻丝来测定试样的改变。

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。

测试题-弯曲应力（答案）班级：学号：姓名：《工程力学》弯曲应力测试题一、判断题（每小题2分，共20分）1、弯曲变形梁，其外力、外力偶作用在梁的纵向对称面内，梁产生对称弯曲。

（√ ）2、铁路的钢轨制成工字形，只是为了节省材料。

（× ）3、为了提高梁的强度和刚度，只能通过增加梁的支撑的办法来实现。

（× ）4、中性轴是中性层与横截面的交线。

（√ ）5、最大弯矩M max 只可能发生在集中力F 作用处，因此只需校核此截面强度是否满足梁的强度条件。

（× ）6、大多数梁只进行弯曲正应力强度校核，而不计算弯曲切应力，这是因为他们横截面上只有正应力存在。

（× ）7、抗弯截面系数仅与截面形状和尺寸有关，与材料种类无关。

（√ ）8、矩形截面梁，若其截面高度和宽度都增加一倍，则强度提高到原来的16倍。

（× ）9、在梁的弯曲正应力公式中，I z 为梁截面对于形心轴的惯性矩。

（√ ） 10、梁弯曲最合理的截面形状，是在横截面积相同条件下W z 值最大的截面形状。

（√ ）二、单项选择题（每小题2分，共20分）1、材料弯曲变形后（B ）长度不变。

A ．外层B ．中性层C ．内层2、梁弯曲时横截面上的最大正应力在（ C ）。

A. 中性轴上B. 对称轴上C. 离中性轴最远处的边缘上3、一圆截面悬臂梁，受力弯曲变形时，若其它条件不变，而直径增加一倍，则其最大正应力是原来的（ A ）倍。

A.81B. 8C. 2D.214、图示受横力弯曲的简支梁产生纯弯曲变形的梁段是（ D ）A. AC 段B. CD 段C. DB 段D. 不存在5、由梁弯曲时的平面假设，经变形几何关系分析得到（ C ）A. 中性轴通过截面形心B. 梁只产生平面弯曲；C. y ερ=；D. 1zM EI ρ=6、图示的两铸铁梁，材料相同，承受相同的载荷F 。

当F 增大时，破坏的情况是（ C ）。

A. 同时破坏 B.（a ）梁先坏 C. （b ）梁先坏D. 无法确定7、T 形截面的梁，两端受力偶矩M e 作用，以下结论哪一个是错误的。

第四章 扭 转题号 页码 4-5.........................................................................................................................................................1 4-7.........................................................................................................................................................2 4-8.........................................................................................................................................................3 4-9.........................................................................................................................................................4 4-11.......................................................................................................................................................6 4-13.......................................................................................................................................................7 4-14.......................................................................................................................................................8 4-19.......................................................................................................................................................8 4-20.......................................................................................................................................................9 4-21.....................................................................................................................................................10 4-22.....................................................................................................................................................12 4-23.....................................................................................................................................................13 4-24.....................................................................................................................................................15 4-26.....................................................................................................................................................16 4-27.....................................................................................................................................................18 4-28.....................................................................................................................................................19 4-29.....................................................................................................................................................20 4-33.....................................................................................................................................................21 4-34.....................................................................................................................................................22 4-35.....................................................................................................................................................23 4-36.. (24)（也可通过左侧的题号书签直接查找题目与解）4-5 一受扭薄壁圆管，外径D = 42mm ，内径d = 40mm ，扭力偶矩M = 500N ·m ，切变模量G =75GPa 。

解：分别先后用1-1、2-2、3-3截面将杆切开，取右边部分研究，整个构件是平衡的，则脱离体也应该平衡。

受力如图(b)、(c)、(d)所示。

内力一定要表标成正方向，剪力绕脱离体内任一点有顺时转动趋势；而表弯矩时，可视杆内任点为固定，使下侧纤维受拉的变矩为正。

如图（b ）:如图（c ）:如图（d ）:4-1c 求指定截面的剪力和弯矩。

4-2cfh 写出下列各梁的剪力方程、弯矩方程，并作剪力图和弯矩图。

题4-2cV MkN ·题4-2f·题4-2h230q l 27(a )(b )M P 111110000()0O Y V qa V qa M qa M M F ⎧=-==⎧⎧⎪→→⎨⎨⎨-⋅∆===⎩⎩⎪⎩∑∑2(e )M (d )a(c )a333233000()0O Y V qa V qa M qa a M qa M F ⎧==-=⎧⎧⎪⎪→→⎨⎨⎨+⋅==-=⎪⎩⎩⎪⎩∑∑222220000()0O Y V qa V qa M M qa a M M F ⎧=-==⎧⎧⎪→→⎨⎨⎨--⋅===⎩⎩⎪⎩∑∑4-3dfgh 用微分关系作下列各梁的剪力图和弯矩图4kN ·m+题4-3d10.25MkN ·m)VkN)--1243.5-10.25-+322+-题4-3fM 图85Pl 83Pl 16Pl P/4-43.5--12MkN ·m)V kN)24++-26.257.57.5题4-3g5P/4+P=15kN+-24313.875313.875qaM 图V 图2qa +-2+-2+-qa2qa题4-3hMkN ·V kN)3.1254-6 起吊一根自重为q （N/m ）的等截面钢筋混凝土梁，问起吊点的合理位置x 应为多少（令梁在吊点处和中点处的最大正负弯矩的绝对值相等）MkN ·m)V kN)题4-6+2ql(l-2x)/4-q l /8qx/22qx/2qx ql/2-qx ql/2-qxqx--+--+q22qx/8qx/82题4-74-7天车梁上小车轮距为c ，起重量为P ，问小车走到什么位置时，梁弯矩最大？并求出最大弯矩。

6.1.矩形截而悬臂梁如图所示，已知1=4 b/h=2!3, q二10 kN/m, [cr]=10 MPa,试确定此梁横截面的尺寸.max 2(2)计算抗弯截面系数2,3W 如31"yy = ----- = ------- =—6 6 9(3)强度计算0尸max W M 2 h3~[T/9X10X103X42心/. h > / —— = 3 ------------------- - - =416〃〃〃\2[(T] V 2xl0xl06b > 277mm62 20a工字钢梁的支承和受力情况如图所示，若[a]=160 MPa,试求许可载荷。

由弯矩图知:2P= = J_.pgEW W 3W.• A 哄=3x237xl0F60>d。

”= %.8 球2取许可载荷[P] = 57AN解：(1)画梁的弯矩图M c M c 32xl.34xl03=—=—Y = :— = 63.2MPaW c诚;. n x 0.06?"3TB截面:0.9xlO3 5z 4——；------------ -- = 62.1 MPa力以八d；、〃x0.06 〃 0.045、---- U ——r)------------ (1 —----- r-)32 矶32 0.064(3)轴内的最大正应力值(2)查表得抗弯截面系数(3)强度计算2P、=——W =237x10^7/1maxbfmax63.图示圆轴的外伸部分系空心轴.试作轴弯矩图，并求轴内最大正应力.由弯矩图知：可能危险截面是C和B截而(2)计算危险截而上的最大正应力值C截面：解：(1)画梁的弯矩图M t = 308M H(2)计算抗弯截面系数(3)强度计算 许用应力[(r] = ^- = — = 253MPa n 1.5强度校核308 inA1/rn r 】b” = —- = ------------------ I T = 1961"“ Y b maxW 1.568x1 Of压板强度足够。

第 五 章 弯 曲 应 力一、是非判断题1、设某段梁承受正弯矩的作用，则靠近顶面和靠近底面的纵向纤维分别是伸长的和缩短的。

（ × ）2、中性轴是梁的横截面与中性层的交线。

梁发生平面弯曲时，其横截面绕中性轴旋转。

（ √ ）3、 在非均质材料的等截面梁中，最大正应力maxσ不一定出现在maxM的截面上。

（ × ）4、等截面梁产生纯弯曲时，变形前后横截面保持为平面，且其形状、大小均保持不变。

（ √ ）5、梁产生纯弯曲时，过梁内任一点的任一截面上的剪应力都等于零。

（ × ）6、控制梁弯曲强度的主要因素是最大弯矩值。

（ × ）7、横力弯曲时，横截面上的最大切应力不一定发生在截面的中性轴上。

（ √ ）二、填空题1、应用公式y I Mz=σ时，必须满足的两个条件是 满足平面假设 和 线弹性 。

2、跨度较短的工字形截面梁，在横力弯曲条件下，危险点可能发生在 翼缘外边缘 、 翼缘腹板交接处 和 腹板中心 处。

3、 如图所示的矩形截面悬臂梁，其高为h 、宽为b 、长为l ，则在其中性层的水平剪力=S FbhF23 。

4、梁的三种截面形状和尺寸如图所示，则其抗弯截面系数分别为226161bH BH -、 H Bh BH 66132- 和 Hbh BH 66132- 。

x三、选择题1、如图所示，铸铁梁有A，B，C和D四种截面形状可以供选取，根据正应力强度，采用（ C ）图的截面形状较合理。

2、如图所示的两铸铁梁，材料相同，承受相同的载荷F。

则当F增大时，破坏的情况是（ C ）。

A 同时破坏；B （a）梁先坏；C （b）梁先坏3、为了提高混凝土梁的抗拉强度，可在梁中配置钢筋。

若矩形截面梁的弯矩图如图所示，则梁内钢筋（图中虚线所示）配置最合理的是（ D ）A B C DA BDx四、计算题1、长为l 的矩形截面梁，在自由端作用一集中力F ，已知m h 18.0=，m b 12.0=，m y 06.0=，m a 2=，kN F 1=，求C 截面上K 点的正应力。

弯曲应力习题答案在材料力学中，弯曲应力是结构分析中的一个重要概念，它涉及到梁或板在受到弯曲作用时内部产生的应力。

以下是一些弯曲应力习题的答案示例：习题一：简单梁的弯曲应力计算问题描述：一根长为 \( L \) 米，截面为矩形的梁，宽 \( b \) 米，高 \( h \) 米，材质为钢，弹性模量 \( E \) 为 \( 200 \) GPa。

梁的一端固定，另一端自由，中间受到一个集中力 \( P \) 的作用。

解答：1. 首先，确定梁的截面惯性矩 \( I \)：\[ I = \frac{b \cdot h^3}{12} \]2. 根据梁的受力情况，计算梁的弯曲应力 \( \sigma \)：\[ \sigma = \frac{M \cdot c}{I} \]其中 \( M \) 是弯矩，对于集中力 \( P \) 作用在梁的中点，弯矩 \( M \) 为 \( \frac{PL}{4} \)。

3. 将弯矩代入弯曲应力公式中：\[ \sigma = \frac{P \cdot L \cdot c}{4 \cdot I} \] 其中 \( c \) 是梁截面上距离中性轴的距离，对于矩形截面，\( c = \frac{h}{2} \)。

4. 将已知数值代入公式，计算出弯曲应力。

习题二：悬臂梁的弯曲应力分析问题描述：一根悬臂梁，长度 \( L \) 米，材料的弹性模量 \( E \) 为 \( 200 \) GPa，梁的一端固定，另一端受到一个向下的集中力 \( P \)。

解答：1. 悬臂梁在末端受到集中力作用时，最大弯矩 \( M \) 出现在梁的末端，其值为 \( P \cdot L \)。

2. 假设梁的截面为圆形，半径 \( r \)，则截面惯性矩 \( I \) 为： \[ I = \frac{\pi r^4}{4} \]3. 计算弯曲应力 \( \sigma \)：\[ \sigma = \frac{M}{I} = \frac{P \cdot L}{\frac{\pir^4}{4}} \]4. 将已知数值代入公式，计算出弯曲应力。