1、工程力学总论部分
（1）失效概念？失效类型：强度失效、刚度失效、稳定失效
（2）三种失效的定义
（3）工程设计的任务是保证构件具有足够的强度、刚度和稳定性（4）强度、刚度和稳定性的定义？
（5）静力学和材料力学研究的对象？（刚体和变形体（弹性体））第一篇、工程静力学
（1）力的两种效应（运动效应、变形效应）
（2）静力学和材料力学涉及的效应？
（3）工程静力学是研究（）规律？
第1章、工程静力学基础
（1）运动效应的两种形式（平移和转动）
（2）转动方向和力矩方向是不是一样？
（3）力系的概念（汇交力系、平行力系、力偶系、平面任意力系）？最简单的力系是？
（4）合力矩定理（代数和？？）
（5）主动力和约束力？
（6）约束的类型？务必会画出受力形式？
（7）二力杆概念？
（8）加减平衡力系原理？
本章重点：会做受力分析（关键是找准研究对象，确定约束形式和分量）
第2章、力系的简化
（1）主矢和主矩的概念？表达式如何写？
（2）力向一点平移（力系简化基础）
（3）平面汇交力系的三个方程？务必会运用，考试重点（注：代数和和矢量和区别）
关注题目：
2-8、2-9、2-10（会做、会受力分析）
第3章、静力学平衡问题
（1）平衡的概念？充要条件（主矢和主矩都等于零），平衡方程？（2）静定和超静定问题？概念？
（3）摩擦的分类？（滑动和滚动摩擦）？摩擦力的方向？
本次考试重点：带有摩擦问题的计算题
关注题目：
例题3-6、3-9
3-1、3-11、3-12、3-13（利用平衡方程及摩擦相关性质进行计算分析）
第二篇、材料力学
（1）对于弹性体需要注意的问题？（平衡和变形）
第4章、材料力学的基本概念
（2）材料的三个基本假定？
（3）确定杆件内的内力分量的基本方法？（截面法）
（4）四种基本变形形式？（轴向拉伸与压缩、剪切、扭转、平面弯曲）及其对应的内力分量？
（5）正应力和正应变、切应力和切应变关系和公式？
（6）纯弯曲和横向弯曲区别？
第5章、杆件的内力图
（1）轴力图、扭矩图、剪力图和弯矩图？处理的方法？
本次考试重点：剪力图和弯矩图
关注题目：要求会画剪力图和弯矩图
例题5-7、7-6、7-23
作业题：5-2；5-6中的B、C、D; 7-5；7-8; 8-4（A）
第6章、应力变形分析与强度设计
（1）应力和变形公式？（要求熟记）
（2）应力和应变曲线？熟悉韧性材料拉伸时的四个阶段和对应的极限应力值？（）
（3）韧性材料和脆性材料的强度失效形式？
第7章、梁的强度问题
（1）横截面上的应力分布？（要求熟记）
（2）梁的三种基本形式？
（3）细长梁失效的主要因素？
（4）平面弯曲和纯弯曲的概念？
（5）求解变形和强度计算中需要的三个问题：变形协调方程、物理方程（胡克定律）、静力方程
（6）梁弯曲的正应力计算公式？影响因素？横截面正应力分布会画、会分析（最大拉压应力分布位置）
（7）圆轴和矩形截面的弯曲截面系数公式
本次考试重点：正应力计算及在横截面上的应力分布
关注题目：要求会画剪力图和弯矩图
例题7-20、7-21、7-23
作业题： 7-5；7-8;选择题：7-1、7-3、7-4
第8章、梁的位移分析和刚度设计
（1）挠度的概念？
（2）确定横截面位移计算时积分常数与何有关？（两个条件）
本次考试重点为概念，不涉及计算
作业题： 8-1及其变形
第9章、圆轴扭转
（1）切应力互等定理？
（2）圆轴扭转时切应力分布？与扭矩转动方向关系？
（3）计算公式？
本次考试重点为概念，不涉及计算
作业题：9-1、9-2、9-3
第10章、复杂受力时构件的强度设计
（1）强度失效的两种基本形式？
（2）主应力和主平面
（3）平面应力状态下的正应力和切应力计算公式？方向如何规定（务
必记住）
（4）平面应力状态下的三个主应力及其公式？（务必记住）、最大切应力？
本次考试重点为概念和计算（正应力、切应力、主应力和最大切应力）例题10-6、10-1、10-2、10-6、10-7 关注10-9
作业题： 7-5；7-8;选择题：7-1、7-3、7-4
第11章、压杆的稳定性分析
（1）稳定性失效的概念？
（2）压杆稳定设计方法？
（3）屈曲和失稳？
（4）压杆的类型及区别？
（5）三类压杆判断方法？（长细比）
（6）临界应力公式？
本次考试重点为概念和计算（有计算题）
例题11-1、11-3
作业题： 11-1；11-2；11-3；11-4；11-5；11-6；
第12章、动载荷
疲劳失效概念（务必记住）
重点说明：本次考试计算题出自：基本和关键---受力分析
（1）静力学1道（摩擦力问题）
（2）静力学约束力计算
（3）复杂应力状态下正应力、主应力计算
（4）梁弯曲正应力计算和应力分布
（5）绘图题：剪力图和弯矩图
（6）综合分析题：压杆稳定性、弯曲、拉伸综合变形问题计算及分析
本次考试题型分布：
（1）单选题（2）填空题（3）作图题（4）计算题（5）综合应用
题
作出图中AB杆的受力图。 A处固定铰支座 B处可动铰支座 作出图中AB、AC杆及整体的受力图。 B、C光滑面约束 A处铰链约束 DE柔性约束 作图示物系中各物体及整体的受力图。 AB杆：二力杆 E处固定端 C处铰链约束
（1）运动效应：力使物体的机械运动状态发生变化的效应。 （2）变形效应：力使物体的形状发生和尺寸改变的效应。 3、力的三要素：力的大小、方向、作用点。 4、力的表示方法： （1）力是矢量，在图示力时，常用一带箭头的线段来表示力；（注意表明力的方向和力的作用点！） （2）在书写力时，力矢量用加黑的字母或大写字母上打一横线表示，如F、G、F1等等。 5、约束的概念：对物体的运动起限制作用的装置。 6、约束力（约束反力）：约束作用于被约束物体上的力。 约束力的方向总是与约束所能限制的运动方向相反。 约束力的作用点，在约束与被约束物体的接处 7、主动力：使物体产生运动或运动趋势的力。作用于被约束物体上的除约束力以外的其它力。 8、柔性约束：如绳索、链条、胶带等。 (1)约束的特点：只能限制物体原柔索伸长方向的运动。 (2)约束反力的特点：约束反力沿柔索的中心线作用，离开被约束物体。（） 9、光滑接触面：物体放置在光滑的地面或搁置在光滑的槽体内。 （1）约束的特点：两物体的接触表面上的摩擦力忽略不计，视为光滑接触面约束。被约束的物体可以沿接触面滑动，但不能沿接触面的公法线方向压入接触面。 （2）约束反力的特点：光滑接触面的约束反力沿接触面的公法线，通过接触点，指向被约束物体。（） 10、铰链约束：两个带有圆孔的物体，用光滑的圆柱型销钉相连接。 约束反力的特点:是方向未定的一个力；一般用一对正交的力来表示，指向假定。（）11、固定铰支座 （1）约束的构造特点：把中间铰约束中的某一个构件换成支座，并与基础固定在一起，则构成了固定铰支座约束。
1-1试画出以下各题中圆柱或圆盘的受力图。与其它物体接触处的摩擦力均略去。 解： 1-2 试画出以下各题中AB 杆的受力图。 (a) B (b) (c) (d) A (e) A (a) (b) A (c) A (d) A (e) (c) (a)
解： 1-3 试画出以下各题中AB 梁的受力图。 解： (e) B B (a) B (b) (c) F B (a) (c) F (b) (d) (e) F
1-4 试画出以下各题中指定物体的受力图。 (a) 拱ABCD ；(b) 半拱AB 部分；(c) 踏板AB ；(d) 杠杆AB ；(e) 方板ABCD ；(f) 节点B 。 解： (d) D (e) F Bx (a) (b) (c) (d) D (e) W (f) (a) D (b) B (c) B F D F
1-5 试画出以下各题中指定物体的受力图。 (a) 结点A，结点B；(b) 圆柱A和B及整体；(c) 半拱AB，半拱BC及整体；(d) 杠杆AB，切刀CEF及整体；(e) 秤杆AB，秤盘架BCD及整体。 解：(a) (b) (c) (d) AT F BA F (b) (e)
(c) (d) (e) C A A C ’C D D B
2-2 杆AC 、BC 在C 处铰接，另一端均与墙面铰接，如图所示，F 1和F 2作用在销钉C 上， F 1=445 N ，F 2=535 N ，不计杆重，试求两杆所受的力。 解：(1) 取节点C 为研究对象，画受力图，注意AC 、BC 都为二力杆， (2) 列平衡方程： 1 214 0 sin 60053 0 cos6005207 164 o y AC o x BC AC AC BC F F F F F F F F F N F N =?+-==?--=∴==∑∑ AC 与BC 两杆均受拉。 2-3 水平力F 作用在刚架的B 点，如图所示。如不计刚架重量，试求支座A 和D 处的约束 力。 解：(1) 取整体ABCD 为研究对象，受力分析如图，画封闭的力三角形： (2) F 1 F F D F F A F D
材料力学基本知识 复习要点 1. 材料力学的任务 材料力学的主要任务就是在满足刚度、强度和稳定性的基础上，以最经济的代价，为构件确定合理的截面形状和尺寸，选择合适的材料，为合理设计构件提供必要的理论基础和计算方法。 2. 变形固体及其基本假设 连续性假设：认为组成物体的物质密实地充满物体所在的空间，毫无空隙。 均匀性假设：认为物体内各处的力学性能完全相同。 各向同性假设：认为组成物体的材料沿各方向的力学性质完全相同。 小变形假设：认为构件在荷载作用下的变形与构件原始尺寸相比非常小。 3. 外力与内力的概念 外力：施加在结构上的外部荷载及支座反力。 内力：在外力作用下，构件内部各质点间相互作用力的改变量，即附加相互作用力。内力成对出现，等值、反向，分别作用在构件的两部分上。 4. 应力、正应力与切应力 应力：截面上任一点内力的集度。 正应力：垂直于截面的应力分量。 切应力：和截面相切的应力分量。 5. 截面法 分二留一，内力代替。可概括为四个字：截、弃、代、平。即：欲求某点处内力，假想用截面把构件截开为两部分，保留其中一部分，舍弃另一部分，用内力代替弃去部分对保留部分的作用力，并进行受力平衡分析，求出内力。 6. 变形与线应变切应变 变形：变形固体形状的改变。 线应变：单位长度的伸缩量。 练习题 一. 单选题 1、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、强度条件 B、刚度条件 C、稳定性条件 D、硬度条件 2、物体受力作用而发生变形，当外力去掉后又能恢复原来形状和尺寸的性质称 为（） A．弹性B．塑性C．刚性D．稳定性 3、结构的超静定次数等于（）。 A．未知力的数目B．未知力数目与独立平衡方程数目的差数 C．支座反力的数目D．支座反力数目与独立平衡方程数目的差数 4、各向同性假设认为，材料内部各点的（）是相同的。 A.力学性质 B.外力 C.变形 D.位移 5、根据小变形条件，可以认为（） A.构件不变形 B.结构不变形 C.构件仅发生弹性变形 D.构件变形远小于其原始尺寸 6、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7、 在下列各工程材料中，（）不可应用各向同性假设。 A.铸铁 B.玻璃 C.松木 D.铸铜 二. 填空题 1. 变形固体的变形可分为和。 2. 构件安全工作的基本要求是：构件必须具有、和足够 的稳定性。（同：材料在使用过程中提出三方面的性能要求，即、、。） 3. 材料力学中杆件变形的基本形式有 。 4. 材料力学中，对变形固体做了 四个基本假设。 、、和、、、
10-1 试计算图示各梁指定截面（标有细线者）的剪力与弯矩。 解：(a) (1) 取A +截面左段研究，其受力如图； 由平衡关系求内力 0SA A F F M ++== (2) 求C 截面内力； 取C 截面左段研究，其受力如图； 由平衡关系求内力 2 SC C Fl F F M == (3) 求B -截面内力 截开B -截面，研究左段，其受力如图； 由平衡关系求内力 SB B F F M Fl == q B (d) (b) (a) SA+ M A+ SC M C A SB M B
(b) (1) 求A 、B 处约束反力 e A B M R R l == (2) 求A +截面内力； 取A +截面左段研究，其受力如图； e SA A A e M F R M M l ++=-=- = (3) 求C 截面内力； 取C 截面左段研究，其受力如图； 22 e e SC A A e A M M l F R M M R l +=-=- =-?= (4) 求B 截面内力； 取B 截面右段研究，其受力如图； 0e SB B B M F R M l =-=- = (c) (1) 求A 、B 处约束反力 e M A+ M C B R B M B
A B Fb Fa R R a b a b = =++ (2) 求A +截面内力； 取A +截面左段研究，其受力如图； 0SA A A Fb F R M a b ++== =+ (3) 求C -截面内力； 取C -截面左段研究，其受力如图； SC A C A Fb Fab F R M R a a b a b --== =?=++ (4) 求C +截面内力； 取C +截面右段研究，其受力如图； SC B C B Fa Fab F R M R b a b a b ++=-=- =?=++ (5) 求B -截面内力； 取B -截面右段研究，其受力如图； 0SB B B Fa F R M a b --=-=- =+ (d) (1) 求A +截面内力 取A +截面右段研究，其受力如图； A R SA+ M A+ R A SC- M C- B R B M C+ B R B M q B M
北京科技大学远程与成人教育学院 2013学年模拟试卷 《 工程力学 》试题（A 卷） 学习中心 专业 学号 姓名_________ 一 计算题（20分）A 端固定的悬臂梁AB 受力如图示。梁的全长上作用有集度为q 的均布载荷；自由端B 处承受一集中力和一力偶M 的作用。已知F P ＝ql ，M=ql 2；l 为梁的长度。试求固定端处的约束力。求：固定端处的约束力。 题1图 二 计算题（20分）图示圆截面轴，AB 与BC 段的直径分别为d 1与d 2，且d 1=4d 2/3，试求轴内 的最大切应力与截面C 的转角，设材料的切变模量为G 。 题2图 三 计算题（10分）矩形截面悬臂梁，这时，梁有两个对称面：由横截面铅垂对称轴所组成的
平面，称为铅垂对称面；由横截面水平对称轴所组成的平面，称为水平对称面。梁在自由端承受外加力偶作用，力偶矩为M e，力偶作用在铅垂对称面内。试画出梁在固定端处横截面上正应力分布图。 题3图 四计算题) 图示杆中，1-1截面的面积A1=400mm2，2-2截面的面积A2=300mm2，材料的弹性模量E=200GPa，求： (1) 1-1和2-2截面的应力； (2) A,C截面之间的相对伸长量。 题4图 五计算题（20分）已知：P＝7.5kW, n=100r/min,最大剪应力不得超过40MPa,空心圆轴的内外直径之比 = 0.5。二轴长度相同。求: 实心轴的直径d1和空心轴的外直径D2；确定二轴的重量之比。
题5图 六计算题（10分）悬臂式吊车结构中AB为吊车大梁，BC为钢索，A、处为固定铰链支座，B 处为铰链约束。已知起重电动电动机E与重物的总重力为F P(因为两滑轮之间的距离很小，F P 可视为集中力作用在大梁上)，梁的重力为F Q。已知角度θ=30o。 求：1. 电动机处于任意位置时，钢索BC所受的力和支座A处的约束力（5分） 2. 分析电动机处于什么位置时，钢索受力的最大，并确定其数值。（5分） 题6 图
工程力学材料力学部分习题答案
b2.9 题图2.9所示中段开槽的杆件，两端受轴向载荷P 的作用，试计算截面1-1和2-2上的应力。已知：P = 140kN ，b = 200mm ，b 0 = 100mm ，t = 4mm 。 题图2.9 解：(1) 计算杆的轴力 kN 14021===P N N (2) 计算横截面的面积 21m m 8004200=?=?=t b A 202mm 4004)100200()(=?-=?-=t b b A (3) 计算正应力 MPa 1758001000140111=?== A N σ MPa 350400 1000 140222=?== A N σ (注：本题的目的是说明在一段轴力相同的杆件内，横截面面积小的截面为该段 的危险截面) 2.10 横截面面积A=2cm 2的杆受轴向拉伸，力P=10kN ，求其法线与轴向成30°的及45°斜截面上的应力ασ及ατ，并问m ax τ发生在哪一个截面？ 解：(1) 计算杆的轴力 kN 10==P N (2) 计算横截面上的正应力 MPa 50100 2100010=??==A N σ (3) 计算斜截面上的应力 MPa 5.37235030cos 2 230 =??? ? ???==ο ο σσ
MPa 6.212 3250)302 sin(2 30=?= ?= οο σ τ MPa 25225045cos 2 245 =??? ? ???==οο σσ MPa 2512 50 )452 sin(2 45=?= ?= οο σ τ (4) m ax τ发生的截面 ∵ 0)2cos(==ασα τα d d 取得极值 ∴ 0)2cos(=α 因此：2 2π α= ， ο454 == π α 故：m ax τ发生在其法线与轴向成45°的截面上。 （注：本题的结果告诉我们，如果拉压杆处横截面的正应力，就可以计算该处任意方向截面的正应力和剪应力。对于拉压杆而言，最大剪应力发生在其法线与轴向成45°的截面上，最大正应力发生在横截面上，横截面上剪应力为零） 2.17 题图2.17所示阶梯直杆AC ，P =10kN ，l 1=l 2=400mm ，A 1=2A 2=100mm 2，E =200GPa 。试计算杆AC 的轴向变形Δl 。 题图2.17 解：(1) 计算直杆各段的轴力及画轴力图 kN 101==P N （拉） kN 102-=-=P N （压）
工程力学作业（材料力学） 班级 学号 姓名
第一、二章 拉伸、压缩与剪切 一、填空题 1、铸铁压缩试件，破坏是在 截面发生剪切错动，是由于 引起的。 2、a 、b 、c 三种材料的应力－应变曲线如图所示。其中强度最高的材料 是 ，弹性模量最小的材料是 ，塑性最好的材料是 。 3、图示结构中杆1和杆2的截面面积和拉压许用应力均相同，设载荷P 可在刚性梁AD 上移动。结构的许可载荷[ P ]是根据P 作用于 点处确定的。 O σ ε a b c
4、五根抗拉刚度EA 相同的直杆铰接成如图所示之边长为a 的正方形结构，A 、B 两处受力 P 作用。若各杆均为小变形，则A 、B 两点的相对位移?AB ＝ 。 5、图示结构中。若1、2两杆的EA 相同，则节点A 的竖向位移?Ay ＝ ，水平位移为?Ax ＝ 。 6、铆接头的连接板厚度t ＝ d ，则铆钉的切应力τ为 ， 挤压应力σ bs 为 。 P / 2 P / 2
二、选择题 1、当低碳钢试件的试验应力σ ＝ σs 时，试件将： (A) 完全失去承载能力； (B) 破断； (C) 发生局部颈缩现象； (D) 产生很大的塑性变形。 正确答案是 。 2、图示木接头，水平杆与斜杆成α角，其挤压面积为A bs 为： （A ）b h ； （B ）b h tan α ； （C ）b h / cos α ； （D ）b h /（cos α sin α）。 正确答案是 。 3、图示铆钉联接，铆钉的挤压应力为： （A ）2 P / ( π d 2 )； （B ）P / (2 d t )； （C ）P / (2 b t )； （D ）4 P / ( π d 2 )。 正确答案是 。 4、等截面直杆受轴向拉力P 作用而产生弹性伸长，已知杆长为l ，截面积为A ，材料弹性模量为E ，泊松比为ν，拉伸理论告诉我们，影响该杆横截面上
模拟测试一 一、概念题（每题5分，共25分） 1．刚体是指形状和大小均始终保持( )的物体。 2．静滑动摩擦系数f s摩擦角ψm的关系为( )。3．点P沿螺线自外向内运动，如图所示。点M走过的弧长与时间的一次方成正比，则该点（）。 A．越跑越快B．越跑越慢 C．加速度越来越小D．加速度越来越大 4．速度合成定理最多能确定的未知量（包括大小、方向）个 数是（）。 A．１个B．２个C．３个D．４个 5．质量为ｍ的物块Ａ，放在升降机上，如图所示，当升降机以加速度a 向上运动时，物块对地板的压力等于（）。 A．mg B．m(a+g) C．m(a-g) D．0 二、计算题（本题15分） 如图所示,一力偶矩为L的力偶作用在直角曲杆ADB上。求支承A和B 的约束反力。 三、计算题（本题20分）
在图示机构中，已知，，求图示位置时杆 的角速度。 四、计算题（本题15分） 如图所示四连杆机构中，OA=CB=AB/2=10cm，曲柄OA的角速度ω=3 rad/s（逆时针方向），试求当∠AOC＝900而CB位于OC的延长线上时，连杆AB与曲柄CB的角速度。 五、计算题（本题25分） 如图所示，均质轮轴对O轴的转动惯量为。在轮轴上系有A、B两个物体，质量各为和。若，试求物体A的加速度。 参考答案
概念题答案： 1. 不变 2. fs＝tanψm 3. D 4. B 5. B 计算题答案： 二、解：取直角曲杆ADB为研究对象，其受力图如图所示 三、解：以杆上的A点为动点，动系固结在O1A杆上，定系固结在 地面上 绝对运动：以O2为圆心的圆周运动 相对运动：沿O1A杆的直线运动 牵连运动：O1A杆的定轴转动 速度矢量图如图所示 大小？√？ 方向√√√
4-1 试求题4-1图所示各梁支座的约束力。设力的单位为kN，力偶矩的单位为kN m，长度单位为m，分布载荷集度为kN/m。(提示：计算非均布载荷的投影和与力矩和时需应用积分)。 解： (b)：(1) 整体受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (2) 选坐标系Axy，列出平衡方程； 约束力的方向如图所示。 (c)：(1) 研究AB杆，受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (2) 选坐标系Axy，列出平衡方程； 约束力的方向如图所示。 (e)：(1) 研究CABD杆，受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (2) 选坐标系Axy，列出平衡方程； 约束力的方向如图所示。 4-5 AB梁一端砌在墙内，在自由端装有滑轮用以匀速吊起重物D，设重物的重量为G，又AB长为b，斜绳与铅垂线成角，求固定端的约束力。 解：(1) 研究AB杆(带滑轮)，受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (2) 选坐标系Bxy，列出平衡方程； 约束力的方向如图所示。 4-7 练钢炉的送料机由跑车A和可移动的桥B组成。跑车可沿桥上的轨道运动，两轮间距离为2 m，跑车与操作架、平臂OC以及料斗C相连，料斗每次装载物料重W=15 kN，平臂长OC=5 m。设跑车A，操作架D和所有附件总重为P。作用于操作架的轴线，问P至少应多大才能使料斗在满载时跑车不致翻倒？ 解：(1) 研究跑车与操作架、平臂OC以及料斗C，受力分析，画出受力图(平面平行力系)； (2) 选F点为矩心，列出平衡方程； (3) 不翻倒的条件； 4-13 活动梯子置于光滑水平面上，并在铅垂面内，梯子两部分AC和AB各重为Q，重心在A点，彼此用铰链A和绳子DE连接。一人重为P立于F处，试求绳子DE的拉力和B、C两点的约束力。 解：(1)：研究整体，受力分析，画出受力图(平面平行力系)； (2) 选坐标系Bxy，列出平衡方程； (3) 研究AB，受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (4) 选A点为矩心，列出平衡方程； 4-15 在齿条送料机构中杠杆AB=500 mm，AC=100 mm，齿条受到水平阻力FQ的作用。已知Q=5000 N，各零件自重不计，试求移动齿条时在点B的作用力F是多少？ 解：(1) 研究齿条和插瓜(二力杆)，受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (2) 选x轴为投影轴，列出平衡方程； (3) 研究杠杆AB，受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (4) 选C点为矩心，列出平衡方程； 4-16 由AC和CD构成的复合梁通过铰链C连接，它的支承和受力如题4-16图所示。已知均布载荷集度q=10 kN/m，力偶M=40 kN m，a=2 m，不计梁重，试求支座A、B、D的约束力和铰链C所受的力。 解：(1) 研究CD杆，受力分析，画出受力图(平面平行力系)； (2) 选坐标系Cxy，列出平衡方程；
工程力学（专升本）模拟试卷一 一、选择题(每空 3 分，共 30 分) 1．平面一般力系有（ ）个独立的平衡方程，可用来求解未知量。 A ．1 B ．2 C ．3 D ．4 2．作刚架内力图时规定，弯矩图画在杆件的（ ）。 A ．上边一侧 B ．右边一侧 C ．受拉一侧 D ．受压一侧 3．力偶（ ）。 A ．有合力 B ．能用一个力等效代换 C ．能与一个力平衡 D ．无合力，不能用一个力等效代换 4．计算内力的一般方法是( )。 A ．静力分析 B ．节点法 C ．截面法 D ．综合、物理和静力学三方面 5．下列哪种措施不能提高梁的弯曲刚度？（ ） A ．增大梁的抗弯刚度 B ．减小梁的跨度中荷载 C ．增加支承 D 6．由惯性矩的平行移轴公式，图示中的z2I =( )。 A ．3z1bh I +4 B ．3 z bh I +4 C ．3z1I +bh D ．3 z I +bh 7．右图为作用在三角形板上汇交于三角形板底边中点的平面汇交力系，如果各力大小均 不等于零，则图示力系（ ）。 A ．能平衡 B ．一定平衡 C ．一定不平衡 D ．不能确定 8．材料、截面形状和尺寸均相同的两根受压杆， 它们的临界力与（ ）。 A ．所受压力的大小有关 B ．杆件的长度有关 C ．杆端的约束情况有关 D ．杆件的长度和杆端的约束情况有关 O 1F 2F 3
9．正方形截面细长压杆，若截面的边长由a 增大到2 a 后仍为细长杆，（其它条件不变），则杆的临界力是原来的〔〕。 A．2倍B．4倍C．8 倍D．16 倍 10．已知两个力F 1、F 2在同一轴上的投影相等，则这两个力（）。 A．相等；B．不一定相等；C．共线D．汇交 二填空题(每题2 分，共10分) 11．轴向承受拉伸或压缩的杆件，EA越大，轴向变形越小，因而EA称为___________。12．梁发生平面弯曲时，其纵向纤维既不伸长也不缩短的一层称为___________。 13．从弯曲变形的计算公式中可以看出，梁的变形大小与抗弯刚度成________比。14．材料力学的任务就是在满足强度、刚度、___ ______的前提下，经济、合理、安全的设计构件。 15．圆形截面铸铁杆受扭破坏时，沿斜截面破坏，这是由_______应力引起的。 三、简答题(每题 5 分，共20 分) 16．简答画受力图时应注意的几点是什么？ 17．变形固体的基本假设包括哪些？ 18．简答扭矩计算的规律？ 19．提高压杆稳定性的措施是什么？
静力学部分 第一章基本概念受力图
2-1 解：由解析法， 23cos 80RX F X P P N θ==+=∑ 12sin 140RY F Y P P N θ==+=∑ 故： 22161.2R RX RY F F F N =+= 1(,)arccos 2944RY R R F F P F '∠==
2-2 解：即求此力系的合力，沿OB 建立x 坐标，由解析法，有 123cos45cos453RX F X P P P KN ==++=∑ 13sin 45sin 450 RY F Y P P ==-=∑ 故： 223R RX RY F F F KN =+= 方向沿OB 。 2-3 解：所有杆件均为二力杆件，受力沿直杆轴线。 （a ） 由平衡方程有： 0X =∑ sin 300 AC AB F F -= 0Y =∑ cos300 AC F W -= 0.577AB F W =（拉力） 1.155AC F W =（压力） （b ） 由平衡方程有：
0X =∑ cos 700 AC AB F F -= 0Y =∑ sin 700 AB F W -= 1.064AB F W =（拉力） 0.364AC F W =（压力） （c ） 由平衡方程有： 0X =∑ cos 60cos300 AC AB F F -= 0Y =∑ sin 30sin 600 AB AC F F W +-= 0.5AB F W = (拉力) 0.866AC F W =（压力） （d ） 由平衡方程有： 0X =∑ sin 30sin 300 AB AC F F -= 0Y =∑ cos30cos300 AB AC F F W +-= 0.577AB F W = (拉力) 0.577AC F W = (拉力)
1 武昌工学院 课程考核试题参考答案及评分标准 学年： 2014—2015 学期： 一 课程名称： 工程力学 （ A 卷） 考核方式：考试□/闭卷□ 命题教师： 汪靖 课程所在院（系、部）： 机械系 考试班级： 材料2013班 注：标准答案需写清题号；每小题得分、共得分；参考答案要点；评分标准等 一、填空题：（共10空，每空3分，共30分） 1. 改变 2. 比例 3. 3 4. 无关 5. 自锁 6. 截面 7. 中性层 8. 失稳现象 9. 刚度条件 10. 大于 二、选择题 （共5小题，每小题3分，共15分） 11. D 12. D 13. A 14. C 15. C 三、作图题（共3小题，第1小题9分，第2小题6分，第3小题10分，共25分） 16.（9分，每个3分） (a) F D F B F E D A W C E B (b) A W C D B F D F B F A (c) A W C B F B F A 17.1) 每数据正确各得1分 2） 标出图形正、负， 每处1分 3） 画出坐标F-X ， 1分 (全对给7分，部分正确酌情给分)
2
20.（15分） 解：1.外力 m N 3820 500 200 9549 95491 1 ? = ? = = n P M e m N 1530 500 80 9549 95492 2 ? = ? = = n P M e m N 2292 500 120 9549 95493 3 ? = ? = = n P M e （3分） 2.扭矩图 （2分） 3. 直径d1的选取 1）按强度条件 mm 2. 82 m 10 2. 82 10 35 π 3820 16 ] [π 16 3 3 6 3 1 = ? = ? ? ? = ≥- τ T d （3分） 2）按刚度条件 mm 4. 86 m 10 4. 86 1 π 10 40 180 3820 32 ] [ π 180 32 3 4 2 9 4 2 1 = ? = ? ? ? ? ? = ' ? ? ≥- φ G T d （3分）m m 4. 86 1 = d 4.直径d2的选取 1）按强度条件 mm 3. 69 m 10 3. 69 10 35 π 2290 16 ] [π 16 3 3 6 3 2 = ? = ? ? ? = ≥- τ T d
11-6 图示悬臂梁，横截面为矩形，承受载荷F 1与F 2作用，且F 1=2F 2=5 kN ，试计算梁内的 最大弯曲正应力，及该应力所在截面上K 点处的弯曲正应力。 解：(1) 画梁的弯矩图 (2) 最大弯矩（位于固定端）： max 7.5 M kN = (3) 计算应力： 最大应力： K 点的应力： 11-7 图示梁，由No22槽钢制成，弯矩M =80 N.m ，并位于纵向对称面（即x-y 平面）内。 试求梁内的最大弯曲拉应力与最大弯曲压应力。 解：(1) 查表得截面的几何性质： 4020.3 79 176 z y mm b mm I cm === (2) 最大弯曲拉应力（发生在下边缘点处） ()30max 8 80(7920.3)10 2.67 17610x M b y MPa I σ -+-?-?-?===? 6max max max 22 7.510176 408066 Z M M MPa bh W σ?====?6max max 33 7.51030 132 ******** K Z M y M y MPa bh I σ????====? x M 1 z M M z
(3) 最大弯曲压应力（发生在上边缘点处） 30max 8 8020.3100.92 17610 x M y MPa I σ ---???===? 11-8 图示简支梁，由No28工字钢制成，在集度为q 的均布载荷作用下，测得横截面C 底 边的纵向正应变ε=3.0×10-4，试计算梁内的最大弯曲正应力，已知钢的弹性模量E =200 Gpa ，a =1 m 。 解：(1) 求支反力 31 44 A B R qa R qa = = (2) 画内力图 (3) 由胡克定律求得截面C 下边缘点的拉应力为： 49max 3.010******* C E MPa σε+-=?=???= 也可以表达为： 2 max 4C C z z qa M W W σ+== (4) 梁内的最大弯曲正应力： 2 max max max 993267.5 8 C z z qa M MPa W W σσ+ = === q x x F S M
11-6图示悬臂梁，横截面为矩形，承受载荷最大 弯曲正应力，及该应力所在截面上 F1与F2作用，且F1=2F2=5 kN，试计算梁内的 K点处的弯曲正应力。 M max =7.5 kN 解：（1）查表得截面的几何性质: y0 =20.3 mm b = 79 mm I 176 cm4 （2）最大弯曲拉应力（发生在下边缘点处） 解：⑴画梁的弯矩图 1m 40 80 y ------ ”z 30最大弯矩（位于固定端） CT + max M（b-y。） = 80X79-20.3）X0」2.67 MPa lx 176 10’ ⑶ 最大应力: 计算应力: max M max W Z M bh2 max 6 7 5^10 - ------- =176 MPa 40 80 K点的应力: y l z M max bh 7爲106330 =132 MPa 40 803 12 M=80 N.m， 试求梁内的最大弯曲拉应力与最大弯曲压应力。 11-7图示梁，由No22槽钢制成，弯矩 12 并位于纵向对称面（即x-y平面）内。
(3)最大弯曲压应力(发生在上边缘点处) y 。 max 80 20.3 10 176 10' =0.92 MPa 11-8图示简支梁，由No28工字钢制成，在集度为q的均布载荷作用下，测得横截面边的纵向正应变F3.0 XI0"4，试计算梁内的最大弯曲正应力, 已知钢的弹性模量 C底 E=200 Gpa, a=1 m。 解：(1)求支反力 R A 3 4 qa 1 R B= qa 4 (2)画内力图 x x 由胡克定律求得截面C下边缘点的拉应力为: 也可以表达为: max _4 9 ；E =3.0 10 200 10 =60 MPa ⑷梁内的最大弯曲正应力: 二 max 2 qa CT : C max M e W z W z 小 2 9qa M max ___ 32 W z W z 9 . 蔦二C max =67.5 MPa 8
2010-2011学年一学期工程力学期末考试模拟试卷(A 卷 一、选择题(10小题,共20分 [1] 不平行的三力平衡条件是( 。 A 、共面不平行的三个力相互平衡必汇交于一点; B 、共面三力若平衡,必汇交于一点; C 、若三力汇交于一点,则这三个力必互相平衡; D 、若三力作用在同一平面内,则这三个力必互相平衡。 [2] 如图所示的系统只受F 作用而平衡,欲使A 支座约束反力的作用线与AB 成30°角,则倾斜面的倾角应为( 。 A 、 0° B 、 30° C 、 45° D 、60° 第(2题第(4题 [3] 平面力系向点1简化时,主矢F R ′=0,主矩M 1≠0,如将该力系向另一点2简化,则( 。 A 、F R ′=0,M 2≠M 1 B 、F R ′=0,M 2≠M 1 C 、F R ′≠0,M 2=M 1
D 、F R ′=0,M 2=M 1 [4] 若将图(a 中段内均分布的外力用其合力代替,并作用于C 截面处,如图(b 所示,则轴力发生改变的为( 。 A 、A B 段 B 、B C 段 C 、C D 段 D 、三段均发生改变 [5] 如图所示,一重物重为G,置于粗糙斜面上,物块上作用一力F,且F=G。已知斜面 与物块间的摩擦角为φ=25o 。物块能平衡的情况是( 。 A 、都能平衡 B 、(a、(c可以平衡 C 、(b可以平衡 D 、都不能平衡
[6] 阶梯杆ABC 受拉力P 作用,如图所示。AB 段的横截面积为A 1,BC 段的横截面积为A 2, 各段杆长均为L ,材料的弹性模量为E .此杆的最大线应变εmax 为( 。 A 、12P P EA EA + B 、1222P P EA EA + C 、2P EA D 、1 P EA 第(7题第(6题 [7] 图示等直圆轴,若截面B 、A 的相对扭转角φAB =0,则外力偶M 1和M 2的关系为( 。 A 、M 1= M 2 B 、M 1= 2M 2 C 、M 2= 2M 1 D 、M 1= 3M 2 [8] 剪力图如图所示,作用于截面B 处的集中力( 。 A 、大小为3KN ,方向向上 B 、大小为3KN ,方向向下 C 、大小为6KN ,方向向上 D 、大小为6KN ,方向向下 Fs
一、填空题(每题1分，共15分) 1.在力的作用下大小和形状都保持不变的物体，称之为________。 2.力偶对其作用面内任一点之矩恒等于 ；力偶在任一轴上的投影恒等于 ____。 3.建立平面一般力系的二力矩式平衡方程时，任取两点A 、B 为矩心列出两个力矩方程，取x 轴为投影轴列出一个投影方程， A 、B 两点的连线应_________于x 轴。 4.摩擦角m ?与静摩擦因数f s 间的关系是_________ 5.梁上的某截面上作用有顺时针的集中力偶，则自左向右梁的弯矩图在该处向 突变。 6. 延伸率%5≥δ的材料称为 材料；延伸率%5<δ 的材料称为 材料。 7.构件因截面尺寸突变而引起局部应力增大的现象，称为 。 8.中性层是梁变形过程中________________的纤维层。中性层与________ 的交线称为中性轴。中性轴将横截面分为受拉和受压两个区域。 9. 工程上用的鱼腹梁、阶梯轴等，其截面尺寸随弯矩大小而变，这种截面变化的梁，往往就是近似的_________梁。 10.在其它条件相同的前提下，将受扭实心圆轴改成等截面积的空心圆轴，则轴的强度将_____。 11. 对于_____性材料的圆轴，扭转破坏断面是与轴线成45o 的螺旋面，对于_____性材料，扭转破坏断面是垂直于轴线的横截面。 12.在对称循环交变应力的情况下，其最大应力和最小应力等值反号，其应力循环特征r =______________。 13.材料的疲劳试验表明，在对称循环弯曲交变应力下所测定的疲劳强度指标值，将随材料试件截面尺寸的加大而_______；因构件的最大应力往往发生在构件表面，所以金属构件表面强化处理后，其疲劳极限将_________。 14.杆件的抗拉压刚度为 ；轴的抗扭刚度为 ；梁的抗弯刚度为 。 15. 在不增加压杆横截面积的情况下，若将其实心截面改成空心截面，则压
第六章 习题 6—1 用积分法求以下各梁的转角方程、挠曲线方程以及指定的转角和挠度。已知抗弯刚度EI为常数。 6-2、用积分法求以下各梁的转角方程、挠曲线方程以及指定的转角和挠度。已知抗弯刚度EI为常数。
6-3、用叠加法求图示各梁中指定截面的挠度和转角。已知梁的抗弯刚读EI为常数。 6-4阶梯形悬臂梁如图所示，AC段的惯性矩为CB段的二倍。用积分法求B端的转角以及挠度。 6-5一齿轮轴受力如图所示。已知：a=100mm,b=200mm,c=150mm,l=300mm;材料的弹性模量E=210Pa;轴在轴承处的许用转角[]
=0.005rad。近似的设全轴的直径均为d=60mm,试校核轴的刚度。 回答： 6-6一跨度为4m的简支梁，受均布载荷q=10Kn/m,集中载荷P=20Kn,梁由两个槽钢组成。设材料的许用应力[]=160Ma,梁的许 用挠度[]=。试选择槽钢的号码，并校核其刚度。梁的自重忽略不计。 6-7两端简支的输气管道，外径D=114mm。壁厚=4mm,单位长度重量q=106N/m,材料的弹性模量E=210Gpa。设管道的许用挠度 试确定管道的最大跨度。 6-8 45a号工字钢的简支梁，跨长l=10m,材料的弹性模量E-210Gpa。若梁的最大挠度不得超过，求梁所能承受的布满全梁的
最大均布载荷q。 6-9一直角拐如图所示，AB段横截面为圆形，BC 段为矩形，A段固定，B段为滑动轴承。C端作用一集中力P=60N。有关尺寸如 图所示。材料的弹性模量E=210Gpa,剪切弹性模量G=0.4E。试求C端的挠度。 提示：由于A端固定，B端为滑动轴承，所以BC杆可饶AB杆的轴线转动。C端挠度由二部分组成；（1）把BC杆当作悬臂梁，受 集中力P作用于C端产生的挠度，；（2）AB杆受扭转在C锻又产生了挠度，。最后，可得 C端的挠度 6-10、以弹性元件作为测力装置的实验如图所示，通过测量BC梁中点的挠度来确定卡头A处作用的力P，已知, 梁截面宽b=60mm,高h=40mm,材料的弹性模量E=210Gpa。试问当百分表F指针转动一小格（1/100mm）时，载荷P增加多少？
工程力学 (C) 课程 模拟试卷 一 选择题与填空题 1. 一梁拟用图示两种方式搁置，则两种情况下的最大应力之比()() σσ 为： (A) 1/4； (B) 1/16； (C) 1/64； (D) 16。 正确答案是. 2. 图示梁的A 、B 、C 、D 四点中，单向应力状态的点是 ，纯剪应力状态的点是 ，在任何截面上应力均为零的点是 。 3.折杆AB 的二种支承方式如图所示，设有一力偶矩数值为M 的力偶作用在曲杆AB 上。支承处的约束力分别为（a ） 和（b ） 。 并在图上画出约束力。
4. 厚度为t 的两块钢板，用两个直径为d 的铆钉相连，受一对拉力P 作用，则每个铆钉的 σbs ＝ ；τ＝ 。 5. 三种受压的杆件如图示，设1、2、3杆种的最大应力分别为σmax 1、σmax 2 和σmax 3表示，现有4种答案，请选择正确答案。 a) σmax 1 = σmax 2 =σmax 3 ； b) σmax 1 > σmax 2 =σmax 3 ； c) σmax 2 > σmax 1 = σmax 3； d) σmax 2 > σmax 1 > σmax 3。 6. 某点的应力状态如图，则主应力及最大剪应力分别为： σ1＝ ，σ2＝ ，σ3＝ ，τmax 。
二．图示桁架，杆1与杆2的横截面均为圆杆，直径分别为d 1=30mm 与d 2=20mm ，两杆材料相同，许用应力[σ]=160Mpa 。 该桁架在节点处A 承受铅垂方向的载荷F=80kN 作用，α=30， β=45，试求： 1 杆1与杆2的轴力； 2 校核桁架的强度。 三．一外伸粱如图示，梁为16a 号槽钢制成，16a 号槽钢I z =73.3cm 4 ,a=1.8cm, b=6.3cm ，A 端为固定铰支座，B 端为可动铰支座，试求： （1）画出梁的剪力图和弯矩图； （2）求出梁的最大拉应力和最大压应力，并指出截面位置。 三. T 型截面外伸梁尺寸及受载如图8所示，截面形心轴z 的惯性矩I z =86.8cm 4，y 1=3.8cm ，材料的许用拉应力[σl ]=30MPa ，许用压应力[σy ]=60MPa 。试求： （1）画出剪力图和弯矩图；（6分） （2）校核梁的强度。（12分） 图 8
工程力学 练习册 学校 学院 专业 学号 教师 姓名
第一章静力学基础 1-1 画出下列各图中物体A，构件AB，BC或ABC的受力图，未标重力的物体的重量不计，所有接触处均为光滑接触。 （a） （b） （c） （d） （e）
（f） （g） 1-2 试画出图示各题中AC杆（带销钉）和BC杆的受力图 （a）（b）（c） （a） 1-3 画出图中指定物体的受力图。所有摩擦均不计，各物自重除图中已画出的外均不计。 （a） （b） （c） （d） （e） （f） （g）
第二章 平面力系 2-1 电动机重P=5000N ，放在水平梁AC 的中央，如图所示。梁的A 端以铰链固定，另一端以撑杆BC 支持，撑杆与水平梁的夹角为30 0。如忽略撑杆与梁的重量，求绞支座A 、B 处的约束反力。 题2-1图 解得: N P F F B A 5000=== 2-2 物体重P=20kN ，用绳子挂在支架的滑轮B 上，绳子的另一端接在绞车D 上，如图所示。转动绞车，物体便能升起。设滑轮的大小及轴承的摩擦略去不计，杆重不计，A 、B 、C 三处均为铰链连接。当物体处于平衡状态时，求拉杆AB 和支杆BC 所受的力。 题2-2图 解得: P F P F AB BC 732.2732.3=-= 2-3 如图所示，输电线ACB 架在两电线杆之间，形成一下垂线，下垂距离CD =f =1m ，两电线杆间距离AB =40m 。电线ACB 段重P=400N ，可近视认为沿AB 直线均匀分布，求电线的中点和两端的拉力。 题2-3图 以AC 段电线为研究对象，三力汇交 2-4 图示为一拔桩装置。在木桩的点A 上系一绳，将绳的另一端固定在点C ，在绳的点B 系另一绳BE ，将它的另一端固定在点E 。然后在绳的点D 用力向下拉，并使绳BD 段水平，AB 段铅直；DE 段与水平线、CB 段与铅直线成等角α=0.1rad （弧度）（当α很小时， tan α≈α）。如向下的拉力F=800N ，求绳AB 作用于桩上的拉力。 题2-4图 作BD 两节点的受力图 联合解得：kN F F F A 80100tan 2=≈= α 2-5 在四连杆机构ABCD 的铰链B 和C 上分别作用有力F 1和F 2，，机构在图示位置平衡。求平衡时力F 1和F 2的大小间的关系。 题2-5图 以B 、C 节点为研究对象，作受力图 解得：4 621=F F 2-6 匀质杆重W=100N ，两端分别放在与水平面成300 和600 倾角的光滑斜面上，求平衡时这两斜面对杆的约束反力以及杆与水平面间的夹角。 题2-6图 2-7 已知梁AB 上作用一力偶，力偶矩为M ，梁长为l ，梁重不计。求在图a,b,两三种情况下，支座A 和B 的约束反力。 （a ） （b ） 题2-7图