第6章 弹性静力学的基本概念
刚体静力学研究力系的等效、简化与力系的平衡，并且应用这些基本概念和理论，分析、确定物体的受力。刚体静力学的模型是质点和质点系以及刚体和刚体系。弹性静力学则主要研究变形体受力后发生的变形，以及由于变形而产生的附加内力。
分析方法上，弹性静力学与理论力学刚体静力学也不完全相同。建立在实验基础上的假定、简化计算，是弹性静力学分析方法的主要特点。
本章介绍弹性静力学的基本概念、研究方法以及弹性静力学对于工程设计的重要意义。
§6-1 弹性静力学概述
§6-2 弹性体及其理想化
６－２－１ 各向同性与各向异性弹性体
６－２－２ 各向同性弹性体的均匀连续性
§6-3 弹性体受力与变形特征
§6-4 应力及其与内力分量之间的关系
６－４－１ 分布内力集度－应力
６－４－２ 应力与内力分量之间的关系
§6-5 正应变与切应变
§6-6 线弹性材料的物性关系
§6-7工程结构与构件
§6-8 杆件变形的基本形式
§6-9 结论与讨论
６－９－１ 关于刚体静力学模型与弹性静力学模型
６－９－２ 关于弹性体受力与变形特点
６－９－３ 关于刚体静力学概念与原理在弹性静力学中的 可用性与限制性
习 题
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第6章 弹性静力学的基本概念
§６—１ 弹性静力学概述
弹性静力学(elastic statics)又称材料力学(strength of materials)，其研究内容分属于两个学科。第一个学科是固体力学(solid mechanics)，即研究物体在外力作用下的应力、变形和能量，统称为应力分析(stress analysis)。但是，弹性静力学所研究的仅限于杆、轴、梁等物体，其几何特征是纵向尺寸远大于横向尺寸，这类物体统称为杆或杆件（bars或rods）。大多数工程结构的构件或机器的零部件都可以简化为杆件。第二个学科是材料科学(materials science )中的材料的力学行为（behaviours of materials），即研究材料在外力和温度作用下所表现出的力学性能(mechanical properties)和失效（failure）行为。但是，弹性静力学所研究的仅限于材料的宏观力学行为，不涉及材料的微观机理。
以上两方面的结合使弹性静力学成为工程设计（engineering design）的重要组成部分，即设计出杆状构件或零部件的合理形状和尺寸，以保证它们具有足够的强度（strength）、刚度（stiffness）和稳定性（stability）。
强度是指构件或零部件具有的一种能力：在确定的外力作用下，不发生破裂或过量塑性变形的能力；刚度是指构件或零部件具有的另一种能力：在确定的外力作用下，其弹性变形或位移不超过工程允许范围的能力；稳定性是指构件或零部件在某些受力形式（例如轴向压力）下具有的能力：在这些受力形式下，构件或零部件的平衡形式不会发生突然转变的能力。
工程设计的任务之一就是保证结构和构件具有足够的强度刚度和稳定性。
例如，各种桥的桥面结构，采取什么形式才能保证不发生破坏，也不发生过大的弹性变形，即不仅保证桥梁具有足够的强度，而且具有足够的刚度，同时还要具有重量轻、节省材料等优点。
又如，建筑施工的脚手架不仅需要有足够的强度和刚度，而且还要保证有足够的稳定性，否则在施工过程中会由于局部杆件或整体结构的不稳定性而导致整个脚手架的倾覆与坍塌，造成人民生命和国家财产的巨大损失。
此外，各种大型水利设施、核反应堆容器、计算机硬盘驱动器以及航空航天器及其发射装置等等也都有大量的强度、刚度和稳定性问题。
§６—２ 弹性体及其理想化
６－２－１ 各向同性与各向异性弹性体
弹性体在所有方向上均具有相同的物理和力学性能，称为各向同性（isotropy），这类弹性体称为各向同性弹性体（elastic body with isotropy）。
弹性体若在不同方向上具有不同的物理和力学性能，则称为各向异性（anisotropy），这类弹性体称为各向异性弹性体（elastic body with anisotropy）。
实际物体属于哪一类弹性体，取决于组成物体的材料。
大多数工程材料虽然微观上不是各向同性的，例如金属材料，其单个晶粒呈结晶各向异性（anisotropy of crystallographic），但当它们形成多晶聚集体的金属时，呈随机取向，因而在宏观上表现为各向同性。
有些材料，例如某些纤维织物增强复合材料(参见本书第II卷第25章“新材料的弹性静力学问题”)，既不是完全各向同性，也非完全各向异性，其板材在板所在平面内两个相互正交的方向，具有相同的力学和物理性能，这种性能称为正交各向异性（orthotropy）。
６－２－２ 各向同性弹性体的均匀连续性
实际材料的微观结构并不是处处都是均匀连续的，但是，当所考察的物体几何尺度足够大，而且所考察的物体上的点都是宏观尺度上的点，则可以认为所考察的物体的全部体积内，材料在各处是均匀、连续分布的。这实际上是一种理想化（idealization）,称为均匀连续性假定(homogenization and continuity assumption)。
根据这一假定，物体内因受力和变形而产生的内力和位移都将是连续的，因而可以表示为各点坐标的连续函数，从而有利于建立相应的数学模型。
§6—3 弹性体受力与变形特征
上一章已经介绍了弹性体受力后，由于变形，其内部将产生相互作用的内力。而且在一般情形下，截面上的内力组成一非均匀分布力系。
由于整体平衡的要求，对于截开的每一部分也必须是平衡的。因此，作用在每一部分上的外力必须与截面上分布内力相平衡，组成平衡力系。这是弹性体受力、变形的第一个特征。这表明，弹性体由变形引起的内力不能是任意的。
图6－1 弹性体变形后各相邻部分之间的相互关系
在外力作用下，弹性体的变形应使弹性体各相邻部分，既不能断开，也不能发生重叠的现象，图6－1中为从一弹性体中取出的两相邻部分的三种变形状况，其中图6－1a、b
上所示的两种情形是不正确的，只有图6一1c中所示的情形是正确的。这表明，弹性体受力后发生的变形也不是任意的，而必须满足协调(compatibility)一致的要求。这是弹性体受力、变形的第二个特征。此外，弹性体受力后发生的变形还与物性有关，这表明，受力与变形之间存在确定的关系，称为物性关系。
§６－４ 应力及其与内力分量之间的关系
６－４－１ 分布内力集度－应力
一般情形下的横截面上的附加分布内力，总可以分解为两种：作用线垂直于截面的；作用线位于横截面内的。
分布内力在一点的集度，称为应力(stresses)。
作用线垂直于截面的应力称为正应力(normal stress)，用希腊字母σ 表示；作用线位于截面内的应力称为切应力或剪应力(shrearing stress)，用希腊字母τ表示。应力的单位记号为Pa 或MPa ，工程上多用MPa 。
６－４－２ 应力与内力分量之间的关系
截面上应力与其作用的微面积乘积，称为应力作用点的内力。通过积分可以建立微内力与内力分量之间的关系。例如，正应力与其作用的微面积乘积的积分组成横截面上的轴力：
x A F A N d ＝∫
σ (6－1) 其中d A 为微面积； A 为横截面面积；A d σ为微面积上的内力。应力与其他内力分量的关系式，将在以后相关章节中介绍。
§６－５ 正应变与切应变
如果将弹性体看作由许多微单元体(简称微元体或微元)所组成，弹性体整体的变形则是所有微元体变形累加的结果。而单元体的变形则与作用在其上的应力有关。
图6－2 正应变与切应变
围绕受力弹性体中的任意点截取微元体（通常为正六面体），一般情形下微元体的各个
面上均有应力作用。下面考察两种最简单的情形，分别如图6－2a 、b 所示。
对于正应力作用下的微元体(图6－2a)，沿着正应力方向和垂直于正应力方向将产生伸长和缩短，这种变形称为线变形。描写弹性体在各点处线变形程度的量，称为正应变或线应变（normal strain ），用εx 表示。根据微元体变形前、后x 方向长度d x 的相对改变量，有 x
u x d d ＝ε (6－2) 式中d x 为变形前微元体在正应力作用方向的长度；d u 为微元体变形后相距d x 的两截面沿正应力方向的相对位移；εx 的下标x 表示应变方向。
切应力作用下的微元体将发生剪切变形，剪切变形程度用微元体直角的改变量度量。微元直角改变量称为切应变或剪应变（shearing strain ），用γ表示。在图6—2b 中，βαγ＋＝。γ的单位为rad 。
关于正应力和正应变的正负号，一般约定：拉应变为正；压应变为负。产生拉应变的应力(拉应力)为正；产生压应变的应力(压应力)为负。关于切应力和切应变的正负号将在以后介绍。
§６－６ 线弹性材料的物性关系
对于工程中常用材料，实验结果表明：若在弹性范围内加载（应力小于某一极限值），对于只承受单方向正应力或承受切应力的微元体，正应力与正应变以及切应力与切应变之间存在着线性关系：
E E x x x
x σεεσ＝或＝ (6－3) G G x x x x τγγτ＝
或＝ (6－4) 上述二式统称为胡克定律（Hooke law ）。式中，E 和G 为与材料有关的弹性常数：E 称为弹性模量（modulus of elasticity ）或杨氏模量（Young modulus ）; G 称为切变模量（shear modulus ）式（6－3）和（6－4）即为描述线弹性材料物性关系的方程。所谓线弹性材料是指弹性范围内加载时应力一应变满足线性关系的材料。
§６－７工程结构与构件
根据空间三个方向的几何特性，弹性体大致可分为：杆、板、壳、体四大类。
(1) 杆－空间一个方向的尺度远大于其他两个方向的尺度，这种弹性体称为杆或杆件。
（2）板－空间一个方向的尺度远小于其他两个方向的尺度，且各处曲率均为零，这种弹性体称为板（plate ）。
（3）壳－空间一个方向的尺度远小于其他两个方向的尺度，且至少有一个方向的曲率不为零，这种弹性体称为壳（shell ）。
（4）体－空间三个方向具有相同量级的尺度，这种弹性体称为体（body ）。
工程结构是工程中各种结构的统称，包括：机械结构、土木结构、水利与水电结构、火电站与核电站结构、核反应堆结构、航空航天结构、化工结构以及电器、电子元件结构，等等。工程结构的组成部分统称为结构构件（element of structure ），简称为构件（element ），
包括各种零件、部件、元件、器件等等。
根据构件的几何形状及几何尺寸可以将它们归属于杆、板、壳或体。本篇将主要涉及弹性杆件。
§６－８ 杆件变形的基本形式
实际杆件的受力可以是各式各样的，但都可以归纳为4种基本受力和变形形式：轴向拉伸（或压缩）、剪切、扭转和弯曲，以及由两种或两种以上基本受力和变形形式叠加而成的组合受力与变形形式。
n拉伸与压缩（tension or compression）－当杆件两端承受沿轴线方向的拉力或压力载荷时，杆件将产生轴向伸长或压缩变形，分别如图6一3a、b所示。图中实线为变形前的位置；虚线为变形后的位置。
n剪切(shearing)－在平行于杆横截面的两个相距很近的平面内，方向相对地作用着两个横向力，当这两个力相互错动并保持二者之间的距离不变时，杆件将产生剪切变形，如图6一4所示。
图6－3 拉伸与压缩图6－4 剪切
n扭转(torsion)－当作用在杆件上的力组成作用在垂直于杆轴平面内的力偶M e时，杆件将产生扭转变形，即杆件的横截面绕其轴相互转动，如图6一5所示。
图6－5扭转
n弯曲(bend)－当外加力偶M(图6－6a)或外力作用于杆件的纵向平面内(图6－6b)时，杆件将发生弯曲变形，其轴线将变成曲线。
n组合受力与变形(complex loads and deformation)－由上述基本受力形式中的两种或
图6－7 组合受力与变形
两种以上所共同形成的受力与变形形式即为组合受力与变形，例如图6－7中所示之杆件的变形，即为拉伸与弯曲的组合(其中力偶M作用在纸平面内)。组合受力形式中，杆件将产生两种或两种以上的基本变形。
实际杆件的受力不管多么复杂，在一定的条件下，都可以简化为基本受力形式的组合。
工程上将承受拉伸的杆件统称为拉杆，简称杆；受压杆件称为压杆或柱(column)；承受扭转或主要承受扭转的杆件统称为轴(shaft)；将承受弯曲的杆件统称为梁（beam）。
§６－９ 结论与讨论
６－９－１ 关于刚体静力学模型与弹性静力学模型
所有工程结构的构件，实际上都是可变形的弹性体，当变形很小时，变形对物体运动效应的影响甚小，因而在研究运动和平衡问题时一般可将变形略去，从而将弹性体抽象为刚体。从这一意义讲，刚体和弹性体都是工程构件在确定条件下的简化力学模型。
６－９－２ 关于弹性体受力与变形特点
弹性体在载荷作用下，将产生连续分布的内力。弹性体内力应满足：与外力的平衡关系；弹性体自身变形协调关系；力与变形之间的物性关系。这是弹性静力学与刚体静力学的重要区别。
６－９－３ 关于刚体静力学概念与原理在弹性静力学中的
可用性与限制性
工程中绝大多数构件受力后所产生的变形相对于构件的尺寸都是很小的，这种变形通常称为“小变形”。在小变形条件下，刚体静力学中关于平衡的理论和方法能否应用于弹性静力学，下列问题的讨论对于回答这一问题是有益的：
（1）若将作用在弹性杆上的力（图6—8a），沿其作用线方向移动（图6－8b）。
图6－8 力沿作用线移动的结果
（2）若将作用在弹性杆上的力（图6－9a），向另一点平移（图6－9b）。
图6－9 力沿作向一点平移的结果
请读者分析：上述两种情形下对弹性杆的平衡和变形将会产生什么影响？
习题
6－1图示矩形截面直杆，右端固定，左端在杆的对称平面内作用有集中力偶，数值为M。关于固定端处横截面A－A上的内力分布，有四种答案，根据弹性体的特点，试分析哪一种答案比较合理。
习题6－1图
正确答案是____________。
6－2图示直杆ACB在两端A、B处固定。关于其两端的约束力有四种答案分析
习题6－2图
正确答案是____________。
6－3图示等截面直杆在两端作用有力偶，数值为M，力偶作用面与杆的对称面一致。关于杆中点处截面A －A在杆变形后的位置（对于左端，由A d A′；对于右端，由A d A″），有四种答案，试判断哪一种答案
是正确的。
习题6－3图
正确答案是____________。
6－4等截面直杆其支承和受力如图所示。关于其轴线在变形后的位置（图中虚线所示），有四种答案，根
据弹性体的特点，试分析哪一种是合理的。
习题6－4图
正确答案是____________。
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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
工程力学 静力学与材料力学 (单辉祖 谢传锋 著) 高等教育出版社 课后答案 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) (b)
工程力学 静力学与材料力学 (单辉祖 谢传锋 著) 高等教育出版社 课后答案 解： 1-3 试画出以下各题中AB 梁的受力图。 (d) (e) B B (a) B (b) (c) F B (a) (c) F (b) (d) (e)
解： 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： (a) F (b) W (c) (d) D (e) F Bx (a) (b) (c) (d) D (e) W (f) (a) D (b) C B (c) B F D
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) (d) F C (e) W B (f) F F BC (c) (d) AT F BA F (b) (e)
(b) (c) (d) (e) F AB F A C A A C ’C D D C’ B
工程力学作业（静力学） 班级 学号 姓名
静力学公理和物体的受力分析 一、是非题 1、在理论力学中只研究力的外效应。（） 2、在平面任意力系中，若其力多边形自行闭合，则力系平衡。（） 3、约束力的方向总是与约束所能阻止的被约束物体的运动方向一致的。（） 4、共面三力若平衡，则该三力必汇交于一点。（） 5、当刚体受三个不平行的力作用时，只要这三个力的作用线汇交于同一点，则该刚体一定处于平衡状态。（） 二、选择题 1、在下述原理，法则、定理中，只适用于刚体的有_______________。 ①二力平衡原理；②力的平行四边形法则； ③加减平衡力系原理；④力的可传性原理； ⑤作用与反作用定理。 2、三力平衡汇交定理所给的条件是_______________。 ①汇交力系平衡的充要条件； ②平面汇交力系平衡的充要条件； ③不平行的三个力平衡的必要条件。
3、人拉车前进时，人拉车的力_______车拉人的力。 ①大于；②等于；③远大于。 三、填空题 1、作用在刚体上的两个力等效的条件是：___________________________。 2、二力平衡和作用反作用定律中的两个力，都是等值、反向、共线的，所不同的是：____________________________________________ ______。 3、书P24，1-8题 4、画出下列各图中A、B两处反力的方向 （包括方位和指向）。 5、在平面约束中，由约束本身的性质就可以确定约束力方位的约束有 ____________________________________ ____，方向不能确定的约束有 ______________________________________ ___ (各写出两种约束)。
《工程力学Ⅱ》期末考试试卷 （ A 卷） （本试卷共4 页） 一、填空题（每空2分，共12分） 1、强度计算问题有三种：强度校核， ，确定许用载荷。 2、刚度是指构件抵抗 的能力。 3、由等值、反向、作用线不重合的二平行力所组成的特殊力系称为 ，它对物体只产生转动效应。 4、确定杆件内力的基本方法是： 。 5、若钢梁和铝梁的尺寸、约束、截面、受力均相同，则它们的内力 。 6、矩形截面梁的横截面高度增加到原来的两倍，最大正应力是原来的 倍。 二、单项选择题（每小题5分，共15分） 1、实心圆轴直径为d,所受扭矩为T ，轴内最大剪应力多大？（ ） A. 16T/πd 3 B. 32T/πd 3 C. 8T/πd 3 D. 64T/πd 3 2、两根拉杆的材料、横截面积和受力均相同，而一杆的长度为另一杆长度的两倍。下面的答案哪个正确？（ ） A. 两杆的轴向变形都相同 B. 长杆的正应变较短杆的大 C. 长杆的轴向变形较短杆的大 D. 长杆的正应力较短杆的大 3、梁的弯曲正应力（ ）。 A 、与弯矩成正比 B 、与极惯性矩成反比 C 、与扭矩成正比 D 、与轴力正比 三、判断题（每小题3分，共15分） 1、平面一般力系向一点简化，可得到主失和主矩。（ ） 2、力偶在坐标轴上的投影不一定等于零。（ ） 3、材料的弹性模量E 和泊松比μ都是表征材料弹性的常量。（ ） 4、杆件变形的基本形式是：轴向拉伸、压缩、扭转、弯曲（ ） 5、外伸梁、简支梁、悬臂梁是静定梁。（ ） 四、计算题（本题满分20分） 矩形截面木梁如图所示，已知P=10kN ，a =1.2m ，木材的许用应力 [ ]=10MPa 。设梁横 截面的高宽比为h/b =2，试：（1）画梁的弯矩图； (2)选择梁的截面尺寸b 和h 。 五、计算题（本题满分20分） 传动轴AB 传递的 功率为Nk=7.5kw, 轴的 转速n=360r/min.轴题号 一 二 三 四 五 六 总分 得分 得分 阅卷人 得分 阅卷 得分 阅卷人 得分 阅卷人 得分 阅卷人
工程力学概念复习 1：平衡 物体的运动状态不变。它包括静止和匀速直线运动。 2：刚体 所谓刚体是指这样的物体，在力的作用下，其内部任意两点之间的距离始终保持不变 3：力的定义 力是物体之间相互的机械作用，这种作用的效果是使物体的运动状态发生变化，同时使物体的形状发生改变。 4：力的三要素 力的大小力的方向力的作用点 5：力的基本公理与定律 公理1力的平行四边形规则（作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。）公理2二力平衡公理（作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是：这两个力大小相等、方向相反、沿同一条直线。） 公理3加减平衡力系公理（在作用于刚体上的已知力系上，加上或去掉任意个平衡力系，不改变原力系对刚体的作用效果。） 推论1力的可传性原理（作用在刚体上的力可沿其作用线任意移动，而不改变该力对刚体的作用。）推论2三力平衡汇交定理（作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且第三个力的作用线通过汇交点） 公理3作用与反作用公理（两物体间相互作用的作用力和反作用力总是同时存在，大小相等，方向相反，沿同一直线，分别作用在这两个物体上。） 公理4刚化原理（当变形体在已知力系作用下处于平衡时，如果把该物体变成刚体，则平衡状态保持不变。） 6：力、分力、投影、合力 若一个力系可用一个力等效替换，则该力叫合力；力系中的各力叫分力。平面汇交力系的合力在某轴上的投影，等于力系中各个分力在同一轴上投影的代数和。 7：二力杆 二力杆指重力不计情况下，只受两个力而处于平衡的杆 8：约束定义、自由体、非自由体、主动力、约束类型、约束反力方向 约束——对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体。 自由体——位移不受限制的物体。 非自由体——位移受到限制而不能作任意运动的物体。 主动力--除约束力外，非自由体上所受到的所有促使物体运动或有运动趋的力 约束类型：具有光滑接触表面的约束；由柔软的绳索、链条或胶带等构成的约束；光滑铰链约束； 约束反力方向：约束反力阻止物体运动的作用是通过约束与物体相互接触来实现的，因此它的作用点在相互接触处；它的方向必与该约束所能阻碍的位移方向相反。 9：载荷分类 1、作用在机械零件上的载荷可分为静载荷和变载荷两类。不随时间变化或变化较缓慢的载荷称为静载荷。随时间变化的载荷称为变载荷。 2、在设计计算中，还常把载荷分为名义载荷与计算载荷。根据额定功率用力学公式计算出作用在零件上的载荷称为名义载荷，它没有反映载荷随时间作用的不均匀性、载荷在零件上分布的不均匀性及其它影响零件受载等因素。因此，常用载荷系数K来考虑这些因素的综合影响。载荷系数K与名义载荷的乘积即称为计算载荷。
一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.如图所示的平面汇交力系中，F 1=4kN ，F 2，F 3=5kN ，则该力系在两个坐标轴上的投影为( ) A.X= 12B. X=12, Y=0 D. X=-12 2.如图所示，刚架在C 点受水平力P 作用，则支座A 的约束反力N A 的方向应( ) A.沿水平方向 B.沿铅垂方向 C.沿AD 连线 D.沿BC 连线 3.如图所示，边长a=20cm 的正方形匀质薄板挖去边长b=10cm 的正方形，y 轴是薄板对称轴，则其重心的y 坐标等于( ) A.y C =1123 cm B.y C =10cm C.y C = 712 cm D.y C =5cm 4.如图所示，边长为a 的正方体的棱边AB 和CD 上作用着大小均为F 的两个方向相反的力，则二力对x 、y 、z 三轴之矩大小为 ( ) A.m x (F )=0，m y (F )=Fa ，m z (F )=0 B.m x (F )=0，m y (F )=0，m z (F )=0 C. m x (F )=Fa ，m y (F )=0，m z (F )=0 D. m x (F )=Fa ，m y (F )=Fa ，m z (F )=Fa 5.图示长度为l 的等截面圆杆在外力偶矩m 作用下的弹性变形能为U ，当杆长为2l 其它条件不变时，杆内的弹性变形能为( ) A.16U
B.8U C.4U D.2U 6.图示结构为( ) A.静定结构 B.一次超静定结构 C.二次超静定结构 D.三次超静定结构 7.工程上，通常脆性材料的延伸率为( ) A.δ<5％ B. δ<10％ C. δ<50％ D. δ<100％ 8.如图，若截面图形的z轴过形心，则该图形对z轴的( ) A.静矩不为零，惯性矩为零 B.静矩和惯性矩均为零 C.静矩和惯性矩均不为零 D.静矩为零，惯性矩不为零 9.图示结构，用积分法计算AB梁的位移时，梁的边界条件为( ) A.y A≠0 y B=0 B.y A≠0 y B≠0 C.y A=0 y B≠0 D.y A=0 y B=0 10.图示为材料和尺寸相同的两个杆件，它们受到高度分别为h和2办的重量Q的自由落体的冲击，杆1的动荷系数K d1和杆2的动荷系数K d2应为( ) A.K d2>K d1 B.K d1=1 C.K d2=1 D.K d2 第9章 思考题 在下面思考题中A 、B 、C 、D 的备选答案中选择正确的答案。（选择题答案请参见附录） 9.1 若用积分法计算图示梁的挠度，则边界条件和连续条件为。 (A) x=0: v=0; x=a+L: v=0; x=a: v 左=v 右，v /左=v /右。 (B) x=0: v=0; x=a+L: v /=0; x=a: v 左=v 右，v /左=v /右。 (C) x=0: v=0; x=a+L: v=0，v /=0; x=a: v 左=v 右。 (D) x=0: v=0; x=a+L: v=0，v /=0; x=a: v /左=v /右。 9.2梁的受力情况如图所示。该梁变形后的挠曲线为图示的四种曲线中的 （图中挠曲线的虚线部分表示直线，实线部分表示曲线）。 x x x x x (A) (B) (C) (D) 9.3等截面梁如图所示。若用积分法求解梁的转角和挠度，则以下结论中 是错误的。 (A) 该梁应分为AB 和BC 两段进行积分。 (B) 挠度的积分表达式中，会出现4个积分常数。 (C) 积分常数由边界条件和连续条件来确定。 (D) 边界条件和连续条件的表达式为：x=0:y=0; x=L,v 左=v 右=0,v/=0。 9.4等截面梁左端为铰支座，右端与拉杆BC 相连，如图所示。以下结论中 是错误的。 (A) AB 杆的弯矩表达式为M(x)=q(Lx-x 2)/2。 (B) 挠度的积分表达式为：y(x)=q{∫[∫-(Lx-x 2)dx]dx+Cx+D} /2EI 。 (C) 对应的边解条件为：x=0: y=0; x=L: y=?L CB (?L CB =qLa/2EA)。 (D) 在梁的跨度中央，转角为零(即x=L/2: y /=0)。 9.5已知悬臂AB 如图，自由端的挠度vB=-PL 3/3EI –ML 2/2EI,则截面C 处的 挠度应为。 (A) -P(2L/3)3/3EI –M(2L/3)2/2EI 。 (B) -P(2L/3)3/3EI –1/3M(2L/3)2/2EI 。 (C) -P(2L/3)3/3EI –(M+1/3 PL)(2L/3)2/2EI 。 (D) -P(2L/3)3/3EI –(M-1/3 PL)(2L/3)2/2EI 。 A x A x M 《工程力学》复习题 一、单项选择题：（本大题共12小题） 解题要求：根据工程力学的基本概念和理论，从每小题的四个备选答案中选出唯一正确的答案，然后将正确答案的字母填写在相应小题预留的括号内。 1、 以下哪一个说法正确地表达了“三力平衡共面汇交定理”的含 义。答（ C ） （A ）若三个不为零的力共面且汇交，这三个力必然平衡。 （B ）若三个不为零的力平衡且共面，这三个力必然汇交。 （C ）若三个不为零的力平衡且汇交，这三个力必然共面。 （D ）若三个不为零的力平衡，这三个力必然共面且汇交。 2、 平面任意力系平衡的三力矩式方程?? ? ?? ===?? ? ? ? ∑∑∑000C B A M M M 中，对三个矩心（A 、B 、C 三点）的选取要求是这三个矩心（ A ）。 （A ）不能共（直）线。 （B ）可在力系平面内任意选取，没有任何限制。 （C ）必须共（直）线。 （D ）（三矩心）中必须有一点是投影坐 标系的原点。 3、题图（b）所示A、B、C、D四种不同的受力结构中，均有一根类似的AB杆，试判断题图（a）所示AB杆的受力图是哪一个受力系统中的AB杆。（注意：四个结构图中D、C两处均为铰接）答：（ D ）。 （A）（B）（C）（D）（a）受力图（b）四种不同结构系统 一. 3 题图 4、由杆1（AB）、杆2（AC）两根直杆组成的简单桁架如题图（a）所示。桁架A、B、C三处均为铰接，节点A处有铅垂力F作用。若以两杆为整体研究对象画受力图（不计各杆自重）。则题图（b）所示A、B、C、D四个图中，正确的受力图是（ D ）。 （A）（B）（C）（D）（a）简单桁（b）简单桁架的受力图 《工程力学A （Ⅱ）》试卷（答题时间100分钟） 班级 姓名 班级序号 一、单项选择题（共10道小题，每小题4分，共40分） 1．关于下列结论的正确性： ①同一截面上正应力 σ 与切应力 τ 必相互垂直。 ②同一截面上各点的正应力 σ 必定大小相等，方向相同。 ③同一截面上各点的切应力 τ 必相互平行。 现有四种答案： A ．1对； B ．1、2对； C ．1、3对； D ． 2、3对。 正确答案是： 。 2．铸铁拉伸试验破坏由什么应力造成？破坏断面在什么方向？以下结论哪一个是正确的？ A ．切应力造成，破坏断面在与轴线夹角45o方向； B ．切应力造成，破坏断面在横截面； C ．正应力造成，破坏断面在与轴线夹角45o方向； D ．正应力造成，破坏断面在横截面。 正确答案是： 。 3．截面上内力的大小： A ．与截面的尺寸和形状有关； B ．与截面的尺寸有关，但与截面的形状无关； C ．与截面的尺寸和形状无关； Ｄ．与截面的尺寸无关，但与截面的形状有关。 正确答案是： 。 4．一内外径之比为D d /=α的空心圆轴，当两端承受扭转力偶时，横截面上的最大切应力为τ，则内圆周处的切应力为 A ．τ B ．ατ Ｃ．τα)1(3- Ｄ．τα)1(4- 正确答案是： 。 9．图示矩形截面拉杆，中间开有深度为 2 h 的缺口，与不开口的拉杆相比，开口处最 A．2倍； B．4倍； C．8倍； D．16倍。 正确答案是：。 10.两根细长压杆的横截面面积相同，截面形状分别为圆形和正方形，则圆形截面压 试用叠加法求图示悬臂梁自由端截面B 的转角和挠度，梁弯曲刚度EI 为常量。 2F a a A B C Fa 四、计算题（本题满分10分） 已知材料的弹性模量 GPa E 200=，泊松比25.0=ν，单元体的应力情况如图所示，试求该点的三个主应力、最大切应力及沿最大主应力方向的主应变值。 MPa 工程力学(静力学部分) 工程力学作业 （静力学） 班级 学号 姓名 12345678910 静力学公理和物体的受力分析 一、是非题 1、在理论力学中只研究力的外效应。（） 2、在平面任意力系中，若其力多边形自行闭合，则力系平衡。（） 3、约束力的方向总是与约束所能阻止的被约束物体的运动方向一致的。（） 4、共面三力若平衡，则该三力必汇交于一点。（） 5、当刚体受三个不平行的力作用时，只要这三个力的作用线汇交于同一点，则该刚体一定处于平衡状态。（） 二、选择题 1、在下述原理，法则、定理中，只适用于刚体的有_______________。 ①二力平衡原理；②力的平行四边形法则； ③加减平衡力系原理；④力 - 4 - 的可传性原理； ⑤作用与反作用定理。 2、三力平衡汇交定理所给的条件是_______________。 ①汇交力系平衡的充要条件； ②平面汇交力系平衡的充要条件； ③不平行的三个力平衡的必要条件。 3、人拉车前进时，人拉车的力_______车拉人的力。 ①大于；②等于；③远大于。 三、填空题 1、作用在刚体上的两个力等效的条件是：___________________________。 2、二力平衡和作用反作用定律中的两个力，都是等值、反向、共线的，所不同的是： _____________________________________ _______ ______。 3、书P24，1-8题 - 5 - - 6 - 4、画出下列各图中A 两处反力的方向（包括方位和指向）。 5、在平面约束中，由约束本身的性质就可以确定约束力方位的约束有 ____________________________________ ____，方向不能确定的约束有 ______________________________________ ___ (各写出两种约束)。 平面汇交力系与平面力偶系 一、是非题 1、只要两个力大小相等、方向相反，该两力就组成一力偶。 （ ） 2、用解析法求平面汇交力系的合力时，若选用不同的直角坐标系，则所求得的合力 不同 。 ( ) ——————————————工程力学习题——————————————第一章绪论 思考题 1) 现代力学有哪些重要的特征？ 2) 力是物体间的相互作用。按其是否直接接触如何分类？试举例说明。 3) 工程静力学的基本研究内容和主线是什么？ 4) 试述工程力学研究问题的一般方法。 第二章刚体静力学基本概念与理论 习题 2-1 求图中作用在托架上的合力F R。 习题2-1图 2-2 已知F 1=7kN ，F 2=5kN, 求图中作用在耳环上的合力F R 。 2-3 求图中汇交力系的合力F R 。 2-4 求图中力F 2的大小和其方向角α。使 a )合力F R =1.5kN, 方向沿x 轴。b)合力为零。 2 习题2-2图 (b) F 1 F 1F 2习题2-3图 (a ) F 1习题2-4图 2-5 二力作用如图，F 1=500N 。为提起木桩，欲使垂直向上的合力为F R =750N ，且 F 2力尽量小，试求力F 2的大小和α角。 2-6 画出图中各物体的受力图。 F 12 习题2-5图 (b) (a ) (c) (d) A C 2-7 画出图中各物体的受力图。 (f) (g) 习题2-6图 (b) (a ) D C 2-8 试计算图中各种情况下F 力对o 点之矩。 (d) 习题2-7图 习题2-8图 P (d) (c) (a ) A 2-9 求图中力系的合力F R 及其作用位置。 习题2-9图 ( a ) 1F 3 ( b ) F 3F 2( c ) 1F /m ( d ) F 3 工程力学复习题(静力学部 分) -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL- 工程力学作业（静力学） 静力学公理和物体的受力分析 一、是非题 1、在理论力学中只研究力的外效应。（） 2、在平面任意力系中，若其力多边形自行闭合，则力系平衡。 （） 3、约束力的方向总是与约束所能阻止的被约束物体的运动方向一致的。（） 4、共面三力若平衡，则该三力必汇交于一点。（） 5、当刚体受三个不平行的力作用时，只要这三个力的作用线汇交于同一点，则该刚 体一定处于平衡状态。（） 二、选择题 1、在下述原理，法则、定理中，只适用于刚体的有_______________。 ①二力平衡原理；②力的平行四边形法则； ③加减平衡力系原理；④力的可传性原理； ⑤作用与反作用定理。 2、三力平衡汇交定理所给的条件是_______________。 ①汇交力系平衡的充要条件； ②平面汇交力系平衡的充要条件； ③不平行的三个力平衡的必要条件。 3、人拉车前进时，人拉车的力_______车拉人的力。 ①大于；②等于；③远大于。 三、填空题 1、作用在刚体上的两个力等效的条件是： ___________________________。 2、二力平衡和作用反作用定律中的两个力，都是等值、反向、共线的，所不同的是： ____________________________________________ ______。 3、书P24，1-8题 4、画出下列各图中A、B （包括方位和指向）。 5、在平面约束中，由约束本身的性质就可以确定约束力方位的约束有____________________________________ ____，方向不能确定的约束有 ______________________________________ ___ (各写出两种约束)。 平面汇交力系与平面力偶系 一、是非题 1、只要两个力大小相等、方向相反，该两力就组成一力偶。 （） 2、用解析法求平面汇交力系的合力时，若选用不同的直角坐标系，则所求得的合力 不同。 ( ) 3、力偶只能使刚体转动，而不能使刚体移动。（） 4、两个力的合力的大小一定大于它的任意一个分力的大小。 （） 二、选择题 1、将大小为100N的力F沿着x、y方向分解，若F在x轴上的投影为，而沿x方向的分力的大小，则F在y轴上的投影为。 ① 0；② 50 N； ③ N；④ N； ⑤ 10 N。 2、杆AF、ＢＦ、CD、ＥＦ相互铰接、并支承如图所示。今在AF杆上作用一力偶 F O x y 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 第一章 静力学基本概念与物体的受力分析 下列习题中，未画出重力的各物体的自重不计，所有接触面均为光滑接触。 1.1 试画出下列各物体（不包括销钉与支座）的受力图。 解：如图 (g) (j) P (a) (e) (f) W W F F A B F D F B F A F A T F B A 1.2画出下列各物体系统中各物体（不包括销钉与支座）以及物体系统整体受力图。 解：如图 F B B (b) (c) C (d) D C F D (e) A F D (f) F D (g) (h) EO B O E F O (i) (j) B Y F B X B F X E (k) 1.3铰链支架由两根杆AB、CD和滑轮、绳索等组成，如题1.3图所示。在定滑轮上吊有重为W的物体H。试分别画出定滑轮、杆CD、杆AB和整个支架的受力图。 解：如图 'F D 1.4题1.4图示齿轮传动系统，O1为主动轮，旋转 方向如图所示。试分别画出两齿轮的受力图。 解： 1 o x F 2 o x F 2 o y F o y F F F ' 1.5 结构如题1.5图所示，试画出各个部分的受力图。 解： 第二章 汇交力系 2.1 在刚体的A 点作用有四个平面汇交力。其中F 1＝2kN ，F 2=3kN ，F 3=lkN ， F 4=2.5kN ，方向如题2.1图所示。用解析法求该力系的合成结果。 解 0 0001 423cos30 cos45cos60cos45 1.29Rx F X F F F F KN = =+--=∑ 00001423sin30cos45sin60cos45 2.54Ry F Y F F F F KN ==-+-=∑ 2.85R F KN == 0(,)tan 63.07Ry R Rx F F X arc F ∠== 2.2 题2.2图所示固定环受三条绳的作用，已知F 1＝1kN ，F 2=2kN ，F 3=l.5kN 。求该力系的合成结果。 解：2.2图示可简化为如右图所示 023cos60 2.75Rx F X F F KN ==+=∑ 013sin600.3Ry F Y F F KN ==-=-∑ 2.77R F KN == 1.工程力学包含静力学和材料力学两部分。 2.工程构件在外力作用下丧失正常功能的现象称为“失效”或“破坏”。工程力学范畴内的失效通常可分为三类：强度失效、刚度失效和稳定失效。 强度失效是指构件在外力作用下发生不可恢复的塑性变形或发生断裂。 刚度失效是指构建在外力作用下产生过量的弹性变形。 稳定失效是指构件在某种外力作用下，其平衡形式发生突然转变。 3.工程设计的任务之一就是保证构件在确定的外力作用下正常工作而不发生强度失效、刚度失效和稳定，即保证构件具有足够的强度、刚度与稳定性。 强度是指构件受力后不能发生破坏或产生不可恢复的变形的能力。 刚度是指构件受力后不能发生超过工程允许的弹性变形的能力。 稳定是指构件在压缩载荷的作用下，保持平衡形式不能发生在突然转向的能力。 4.为了完成常规的工程设计任务，需要进行以下几方面的工作： （1）分析并确定构件所受各种外力的大小和方向。 （2）研究外力作用下构件的内部受力、变形和失效的规律。 （3）提出保证构件具有足够强度、刚度和稳定性的设计准则与设计方法。 5.实际工程构件受力后，几何形状和几何尺寸都要发生改变称为变形，这些构件都称为变形体。 6.在大多数情形下，变形都比较小，忽略这种变形对构件的受力分析不会产生什么影响。由此，在静力学中，可以将变形体简化为不变形的刚体。 7.若构件在某一方向上的尺寸比其余两个方向上的尺寸大得多，则称为杆。梁、轴、柱等均属于杆类构件。杆横截面中心的连线称为轴线。轴线为直线者称为直杆；轴线为曲线者称为曲杆。所有横截面形状和尺寸都相同者称为等截面杆；不同者称为变截面杆。 8.若构件在某一方向上的尺寸比其余两个方向上的尺寸小得多，为平面形状者称为板；为曲面形状者称为壳。 9.若构件在三个方向上具有同一量级的尺寸，称为块体。 10.力系是指作用于物体上的若干个力所形成的集合。 11.静力学的理论和方法不仅是工程构件静力设计的基础，而且在解决许多工程技术问题中有着广泛应用。 12.静力学模型包括三个方面： （1）物体的合理抽象与简化； （2）受力的合理抽象与简化； （3）连接与接触方式的合理抽象与简化； 13.实际物体受力时，其内部各点间的相对距离都要发生改变，这种改变称为位移。 14.各点位移累加的结果，使物体的形状和尺寸改变，这种改变称为变形。 15.物体变形很小时，变形对物体的运动和平衡的影响甚微，因而在研究力的作用效应时，可以忽略不计，这时的物体便可抽象为刚体。 16.如果变形体在某一力系作用下处于平衡，则忽略变形，将实际变形抽象为刚体，其平衡不变，称为刚化原理。 17.无论是施力体还是受力体，其接触所受的力都是作用在接触面积上的分布力。、 18.当分布力作用面积很小时，为了工程分析计算方便起见，可以将分布力简化为作用于一点的合力，称为集中力。 19.力是物体间的相互作用，这种作用将使物体的运动状态发生变化------运动效应，或使物体发生变形-------变形效应。 20.力是矢量。当力的作用在刚体上时，力可以沿着其作用线滑移，而不改变力对刚体的作 1、力在平面上得投影(矢量)与力在坐标轴上得投影(代数量)均为代数量。正确 2、力对物体得作用就是不会在产生外效应得同时产生内效应。错误 3、在静力学中,将受力物体视为刚体(D) A、没有特别必要得理由 B、就是因为物体本身就就是刚体 C、就是因为自然界中得物体都就是刚体 D、就是为了简化以便研究分析。 4、力在垂直坐标轴上得投影得绝对值与该力得正交分力大小一定相等。正确 5、轴力图、扭矩图就是内力图,弯矩图就是外力图。错误 6、胡克定律表明,在材料得弹性变形范围内,应力与应变(A) A 、成正比 B 、相等 C 、互为倒数 D、成反比 7、材料力学得主要研究对象就是(B) A、刚体 B、等直杆 C、静平衡物体 D、弹性体 8、通常工程中,不允许构件发生(A)变形 A、塑性 B、弹性 C、任何 D、小 9、圆轴扭转时,同一圆周上得切应力大小(A) A、全相同 B、全不同 C、部分相同 D、部分不同 10、杆件两端受到等值、反向且共线得两个外力作用时,一定产生轴向拉伸或压缩变形。正确 1、材料力学得主要研究对象就是(B) A、刚体 B、等直杆 C、静平衡物体 D、弹性体 2、构件得许用应力就是保证构件安全工作得(B) A、最低工作应力 B、最高工作应力 C、平均工作应力 D、极限工作应力 3、低碳钢等塑性材料得极限应力就是材料得(A) A、屈服极限 B、许用应力 C、强度极限 D、比例极限 4、一个力作平行移动后,新点得附加力偶矩一定(B) A、存在 B、存在且与平移距离有关 C、不存在 D、存在且与平移距离无关 5、力矩不为零得条件就是(A) A、作用力与力臂均不为零 B、作用力与力臂均为零 C、作用力不为零 D、力臂不为零 6、构件抵抗变形得能力称为(B) A、强度 B、刚度 C、稳定性 D、弹性 7、工程实际计算中,认为切应力在构件得剪切面上分布不均匀。错误 8、力在垂直坐标轴上得投影得绝对值与该力得正交分力大小一定相等。正确 9、圆轴扭转时,横截面上得正应力与截面直径成正比。错误 10、扭转时得内力就是弯矩。错误 1、各力作用线互相平行得力系,都就是平面平行力系。错误 2、受力物体与施力物体就是相对于研究对象而言得。正确 3、约束反力得方向必与(A)得方向相反。 A、物体被限制运动 B、主动力 C、平衡力 D、重力 《工程力学》练习题 一、填空题（每空格2分，满分40分） 1、由链条、带、钢丝绳等构成的约束称为柔体约束，这种约束的特点：只能承受不能承受，约束力的方向沿柔体约束的方向。 2、程中遇得到的物体，大部分是非自由体，那些限制或阻碍非自由体运动的物体称为。 3、力矩是使物体产生效应的度量，其单位为______，力矩有正负之分，________旋转为正。 4、根据工程力学的要求，对变形固体作了三种假设,其内容是：、、。 5、塑性材料在拉伸试验的过程中，其σ—ε曲线可分为四个阶段，即：、 、、。 6、力学上将梁两分为两大类：静定梁和超静定梁。根据约束情况的不同静定梁可分为：、、三种常见形式。 7、物体的平衡是指物体相对于地面_或作__运动的状态 8、在具有一个自由度的体系上加上一个二元体(二杆结点)时，所得新体系的自由度为。 二、选择题（20题，每小题2分，满分40分） 1、在无阻共振曲线中，当激振力频率等于系统的固有频率时，振幅B趋近于( )。 A.零 B.静变形 C.无穷大 D.一个定值 2、虎克定律应用的条件是( )。 A.只适用于塑性材料 B.只适用于轴向拉伸 C.应力不超过比例极限 D.应力不超过屈服极限 3、圆轴扭转时，表面上任一点处于( )应力状态。 A.单向 B.二向 C.三向 D.零 4、三个刚片用三个铰两两相联，所得的体系( ) A.一定为几何不变体系 B.一定为几何瞬变体系 C.一定为几何常变体系 D.不能确定 5、图示桁架C点水平位移的值为( ) A．Pa EA B． 1 2 Pa EA C． 1 4 Pa EA D．0 6、物体在一个力系作用下，此时只能( )不会改变原力系对物体的外效应。 A.加上由二个力组成的力系 B.去掉由二个力组成的力系 C.加上或去掉由二个力组成的力系 D.加上或去掉另一平衡力系 7、构件在外力作用下平衡时，可以利用( ) A.平衡条件求出所有未知力 B.平衡条件求出某些未知力 C.力系的简化求未知力 D.力系的合成或分解求未知力 8、关于轴力( ) A.是杆件轴线上的荷载 B.是杆件截面上的内力 C.与杆件的截面面积有关 D.与杆件的材料有关 9、弯曲梁，当某截面的剪力Q=0时，( ) A.此截面上弯矩有突变 B.此截面上弯矩有极值 C.此截面上弯矩一定为该梁的最大值 D.此截面上的弯矩一定为零 10、压杆稳定的欧拉公式适用的范围，以下四种情况哪种是错误的( ) A.细长杆 B.λ≥λ1 C.弹性范围内 D.屈服极限范围内 工程力学习题集 刚体静力学基础 思考题 1.试说明下列式子的意义与区别。 （1）F1=F2和F1=F2（2）FR=F1+F2和FR=F1+F2 2.作用于刚体上大小相等、方向相同的两个力对刚体的作用是否等效？ 3.二力平衡公理和作用与反作用定律中，作用于物体上的二力都是等值、反向、共线,其区别在哪里？ 4.判断下列说法是否正确。 （1）物体相对于地球静止时，物体一定平衡；物体相对于地球运动时，则物体一定不平衡。 （2）桌子压地板，地板以反作用力支撑桌子，二力大小相等、方向相反且共线，所以桌子平衡。 （3）合力一定比分力大。 （4）二力杆是指两端用铰链连接的直杆。 5.平面中的力矩与力偶矩有什么异同？ 习题 1.画出下列物体的受力图。未画重力的物体的重量均不计，所有接触处都为光滑接触。 题1 图 2.画下列各指定物体受力图。未画重力的物体重量均不计，所有接触处的摩擦均不计。 题2图 3.图示一排水孔闸门的计算简图。闸门重为FG，作用于其它重心C。F为闸门所受的总水压力，FT为启门力。试画出： （1）FT不够大，未能启动闸门时，闸门的受力图。 题3图 （2）力FT刚好将闸门启动时，闸门的受力图。 4.一重为FG1的起重机停放在两跨梁上，被起重物体重为FG2。试分别画出起重机、梁AC和CD的受力图。梁的自重不计。 题4图 5.计算下列图中力F对O点之矩。 题5图 6.挡土墙如图所示，已知单位长墙重FG=95KN。墙背土压力F=66.7KN。试计算各力对前趾点A的力矩，并判断墙是否会倾倒。图中尺寸以米计。 题6图 平面力系 思考题 1.一个平面力系是否总可用一个力来平衡？是否总可用适当的两个力来平衡？为什么？ 2.图示分别作用一平面上A、B、C、D四点的四个力F1、F2、F3、F4，这四个画出的力多边形刚好首尾相接。问： （1）此力系是否平衡？ （2）此力系简化的结果是什么？ 思1图思2图 第四章习题 4-1 已知F1=60N，F2=80N，F3=150N，m=，转向为逆时针，θ=30°图中距离单位为m。试求图中力系向O点简化结果及最终结果。 4-2 已知物体所受力系如图所示，F=10Kn，m=，转向如图。 （a）若选择x轴上B点为简化中心，其主矩L B=，转向为顺时针，试求B点的位置及主矢R’。 （b）若选择CD线上E点为简化中心，其主矩L E=，转向为顺时针，α=45°，试求位于CD直线上的E点的位置及主矢R’。 4-3 试求下列各梁或刚架的支座反力。 解： （a）受力如图 由∑M A=0 F RB?3a-Psin30°?2a-Q?a=0 ∴FRB=（P+Q）/3 由∑x=0 F Ax-Pcos30°=0 ∴F Ax=P 由∑Y=0 F Ay+F RB-Q-Psin30°=0 ∴F Ay=（4Q+P）/6 4-4 高炉上料的斜桥，其支承情况可简化为如图所示，设A 和B为固定铰，D为中间铰，料车对斜桥的总压力为Q，斜桥（连同轨道）重为W，立柱BD质量不计，几何尺寸如图示，试求A 和B的支座反力。 4-5 齿轮减速箱重W=500N，输入轴受一力偶作用，其力偶矩m1=，输出轴受另一力偶作用，其力偶矩m2=，转向如图所示。试计算齿轮减速箱A和B两端螺栓和地面所受的力。 4-6 试求下列各梁的支座反力。 (a) (b) 4-7 各刚架的载荷和尺寸如图所示，图c中m2＞m1，试求刚架的各支座反力。 4-8 图示热风炉高h=40m，重W=4000kN，所受风压力可以简化为梯形分布力，如图所示，q1=500kN/m，q2=m。可将地基抽象化为固顶端约束，试求地基对热风炉的反力。 4-9 起重机简图如图所示，已知P、Q、a、b及c，求向心轴承A及向心推力轴承B的反力。 4-10 构架几何尺寸如图所示，R=0.2m，P=1kN。E为中间铰，求向心轴承A的反力、向心推力轴承B的反力及销钉C对杆ECD 的反力。 4-11 图示为连续铸锭装置中的钢坯矫直辊。钢坯对矫直辊的作用力为一沿辊长分布的均布力q，已知q=1kN/mm，坯宽1.25m。试求轴承A和B的反力。 4-12 立式压缩机曲轴的曲柄EH转到垂直向上的位置时，连杆作用于曲柄上的力P最大。现已知P=40kN，飞轮重W=4kN。求这时轴承A和B的反力。 4-13 汽车式起重机中，车重W1=26kN，起重臂ＣＤＥ重Ｇ＝４.５kN，起重机旋转及固定部分重Ｗ2＝３１kN，作用线通过Ｂ 《工程力学》试题 第一章静力学基本概念 1. 试写出图中四力的矢量表达式。已知：F1=1000N，F2=1500N，F3=3000N，F4=2000N。 解: F=F x+F y=F x i+F y j F1=1000N=-1000Cos30oi-1000Sin30oj F2=1500N=1500Cos90oi- 1500Sin90oj F3=3000N=3000 Cos45oi+3000Sin45oj F4=2000N=2000 Cos60oi-2000Sin60oj 2. A，B两人拉一压路碾子，如图所示，F A=400N，为使碾子沿图中所示的方向前进，B应施加多大的力（F B=？）。 解：因为前进方向与力F A，F B之间均为45o夹角，要保证二力的合力为前进方向，则必须F A=F B。所以：F B=F A=400N。 3. 试计算图中力F对于O点之矩。 解：M O(F)=Fl 4. 试计算图中力F对于O点之矩。 解：M O(F)=0 5. 试计算图中力F对于O点之矩。 解：M O(F)=Fl sinβ 6. 试计算图中力F对于O点之矩。 解：M O(F)=Flsinθ 解： M O(F)= -Fa 9. 试计算图中力F对于O点之矩。 解: 受力图13. 画出节点A，B的受力图。 14. 画出杆件AB的受力图。 16.画出杆AB的受力图。 17. 画出杆AB的受力图。 18. 画出杆AB的受力图。 19. 画出杆AB的受力图。 20. 画出刚架AB的受力图。 21. 画出杆AB的受力图。 24. 画出销钉A的受力图。 25. 画出杆AB的受力图。 物系受力图26. 画出图示物体系中杆AB、轮C、整体的受力图。工程力学习题集
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