工程力学材料力学第四版[北京科技大学及东北大学]习题答案解析
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工程力学期末考试试卷（
A
卷） 2010
页脚内容
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： 工程力学期末考试试卷（
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(a):N1=0,N2=N3=P
(b):N1=N2=2kN
(c):N1=P,N2=2P,N3= -P
(d):N1=-2P,N2=P
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页脚内容 (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= 2118504PkNSd =35.3Mpa
σ2=2228504PkNSd =30.4MPa
∴σmax=35.3Mpa
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页脚内容 1-3：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*0.045PS =15.4Mpa
上端单螺孔截面：σ2=2PS=8.72MPa
上端双螺孔截面：σ3= 3PS=9.15Mpa
∴σmax=15.4Mpa 工程力学期末考试试卷（
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1-4：一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*sin45
F1*cos15=P+F2*sin45
∴σAB= 11FS=-47.7MPa
σBC=22FS=103.5 MPa
1-5：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
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页脚内容 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=6P
S1=h*t=40*4.5=180mm2
S2=(H-d)*t=(65-30)*4.5=157.5mm2
∴σmax=2FS=38.1MPa
1-6:一长为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; 工程力学期末考试试卷（
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页脚内容 △ l AC=NLEA=ACLEA=-0.01mm
△ l CD=CDLEA=0
△ L DB=DBLEA=-0.01mm
(2) ∴ABl=-0.02mm
1-7:一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:
31.8127ACACCBCBPMPaSPMPaS
ACACACLNLEAEA1.59*104, 工程力学期末考试试卷（
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页脚内容 CBCBCBLNLEAEA6.36*104
1-8: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:
NllEAll
NEA
62.54*10NEAN
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页脚内容 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。已知b=30mm,h=4mm;每增加3000N的拉力时，测得试样的纵向改变1=120*10-6，横向应变6238*10。求试样材料的弹性模量和泊松比。
解：
208,0.317EGPa
1-10：连杆端部与销轴相连，其构造如图，设作用在连杆的轴向力128PkN，螺纹处的内径3.7dcm，螺栓材料的许用应
力60MPa，试校核螺栓的强度。
解：max59.5MPa
1-11：用绳索吊运一重20PkN的重物。设绳索的横截面积212.6Acm，许用应力10,MPa试问：
（1）当45o时，绳索强度是否够用？ 工程力学期末考试试卷（
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（2）如改为60o，再校核绳索的强度。
解：（1）当45o，11.2强度不够
（2）当60o，9.17 强度够
1-12：图示一板卷夹钳同时吊两个钢卷，已知每个钢卷重100kN,AB与AC两杆夹角为120o，其横截面为2100*150mm的矩形，
材料的许用应力80MPa，试校核两杆的强度。
解：
360,200200200*1013.3100*150*10YpkNSPkNSMPaA
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1-13：某金属矿矿井深200m ,j井架高18m ,起提升系统简图如图所示，设罐笼及其装载的矿石重45QkN，钢丝的自重为
23.8/pNm；钢丝横截面面积为22.51Acm，抗拉强度1600bMPa。设安全系数，试校核钢丝的强度。
解：max200213MPaMPa
1-14：化铁炉上的料罐如图所示，罐自重10kN，料20kN。试计算拉杆和链环拉伸部分所需的直径。材料的许用应力
120MPa
解：1.78,1.26dcmdcm拉杆链环
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1-15 悬臂吊车的尺寸和载荷情况如图所示。斜杆BC由两角钢组成，载荷Q=25 kN。设材料的许用应力[]=140 MPa，试选择
角钢的型号。
解：
22BCFQ=70.7 kN
70.70.505140FSFS
查表得： 45*45*3 工程力学期末考试试卷（ A 卷） 2010
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1-16 图示一手动压力机，在工件上所加的最大压力为150 kN。已知立柱和螺杆所用材料的屈服点s=240 Mpa，规定的安全系数
n=1.5。
（1） 试按强度要求选择立柱的直径D；
（2） 若螺杆的内径d=40 mm，试校核其强度。
解：(1)
2401601.5ssn MPa
24PSPd
24.4Dmm
(2)
2119.51602PPMPaMPaSd
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1-17 一汽缸如图所示，其内径D=560 mm，汽缸内的液体压强p=250 N/2cm，活塞杆直径d=100 mm，所用材料的屈服点s=300
Mpa。
（1） 试求活塞杆的正应力和工作安全系数；
（2） 若连接汽缸与汽缸盖的螺栓直径1d=30 mm，螺栓所用材料的许用应力[]=60
MPa，试求所需的螺栓数。
解：（1）
2*250*6154402DFPAN
78.4ACFMPaS
3003.8378.4sn
'61544014.521542390FnF ''''60*3.14*15*1542390FSFSN
