轴力图
1
234
-5-4-3-2
-1
123
4
5
6
7
N(F/4)
x(a)
第六章 简单超静定问题 习题解
[习题6-1] 试作图示等直杆的轴力图
解：把B 支座去掉，代之以约束反力B R （↓）。设2F 作用点为C ， F 作用点为D ，则：
B BD R N = F R N B CD += F R N B A
C 3+=
变形谐调条件为：
0=?l
02=?+?+?EA a
N EA a N EA a N BD CD AC 02=++BD CD AC N N N
03)(2=++++F R F R R B B B
45F
R B -
=（实际方向与假设方向相反，即：↑） 故：45F
N BD
-= 445F F F N CD -=+-=
4
7345F
F F N AC
=
+-= 轴力图如图所示。
[习题6-2] 图示支架承受荷载kN F 10=，1，2，3各杆由同一种材料制成，其横截面面积
分别为21100mm A =，2
2150mm A =，23200mm A =。试求各杆的轴力。
解：以节点A 为研究对象，其受力图如图所示。
∑=0X
030cos 30cos 01032=-+-N N N
0332132=-+-N N N 0332132=+-N N N (1)
∑=0Y
030sin 30sin 0103=-+F N N
2013=+N N (2)
变形谐调条件：
设A 节点的水平位移为x δ，竖向位移为y δ，则由变形协调图（b ）可知：
00130cos 30sin x y l δδ+=?
x l δ=?2
00330cos 30sin x y l δδ-=?
03130cos 2x l l δ=?-?
2313l l l ?=?-?
设l l l ==31，则l l 2
32=
2
23
31123
3EA l N EA l
N EA l N ?
?=- 2
2
331123A N A N A N =- 150
23200100231?=-N N N
23122N N N =-
21322N N N -= (3)
(1)、(2)、(3)联立解得：kN N 45.81=；kN N 68.22=；kN N 54.111=（方向如图所示，为压力，故应写作：kN N 54.111-=）。
[习题6-3] 一刚性板由四根支柱支撑，四根支柱的长度和截面都相同，如图所示。如果荷载F 作用在A 点，试求这四根支柱各受多少力。 解：以刚性板为研究对象，则四根柱子对它对作用力均铅垂向上。分别用4321,,,N N N N 表示。 由其平衡条件可列三个方程：
0=∑Z
04321=-+++F N N N N F N N N N =+++4321 (1)
0=∑x
M
02
22242=-?
a N a N 42N N = (2)
0=∑y
M
02
22231=?-?+?
a N e F a N a
Fe
N N 231-
=-…………(3) 由变形协调条件建立补充方程
EA
N EA l N EA l N 2
312=+
2312N N N =+。。。。。。。。。。（4）
(1)、（2）、（3）、（4）联立，解得：
4
42F N N =
= F a e N )241(1-=
F a
e N )241(3+=
[习题6-4] 刚性杆AB 的左端铰支，两根长度相等、横截面面积相同的钢杆CD 和EF 使该刚性杆处于水平位置，如所示。如已知kN F 50=，两根钢杆的横截面面积2
1000mm A =，
试求两杆的轴力和应力。 解：以AB 杆为研究对象，则：
0=∑A
M
0350221=?-?+?a a N a N
150221=+N N (1)
变形协调条件：
122l l ?=? EA
l
N EA l N 122= 122N N = (2)
(1)、(2)联立，解得：
kN N 301= kN N 602=
MPa mm N
A N 301000300002
11===
σ MPa mm N
A N 601000600002
22===
σ
[习题6-5] 图示刚性梁受均布荷载作用，梁在A 端铰支，在B 点和C 点由两根钢杆BD 和CE
支承。已知钢杆BD 和CE 的横截面面积2
2200mm A =和2
1400mm A =，钢杆的许用应力
MPa 170][=σ，试校核该钢杆的强度。
解：以AB 杆为研究对象，则：
0=∑A
M
02
3
)330(3121=?
?-?+?N N 135321=+N N (1)
变形协调条件：
3
1
21=??l l 123l l ?=?
1
12238.1EA l
N EA l N ?=?
400
32008.11
2N N =? 212.1N N = (2)
(1)、（2）联立，解得：
kN N 571.381=（压）；kN N 143.322=（拉）
故可记作：kN N 571.381-=；kN N 143.322= 强度校核： MPa MPa mm
N
A N 170][4275.9640038571||
||2111=<===σσ，符合强度条件。 MPa MPa mm N A N 170][715.160200321432
122=<===σσ，符合强度条件。
[习题6-6] 试求图示结构的许可荷载[F]。已知杆AD ，CE ，BF 的横截面面积均为A ，杆材料的许用应力为][σ，梁AB 可视为刚体。 解：以AB 杆为研究对象，则：
∑=0Y
0321=-++F N N N
F N N N =++321 (1)
∑=0A
M
0232=?-?+?a F a N a N F N N =+322 (2)
变形协调条件： 2132l l l ?+?=?
EA
l
N EA l N EA l N 21322+=? 2134N N N += (3)
(1)(2)(3)联立，解得： 5221F N N ==；5
3F
N = 强度条件： ][5221σσσ≤=
=A
F
A A F ][5.22]
[5σσ=≤
][53σσ≤=
A
F
][5σA F ≤ 故：A F ][5.2][σ=
[习题6-7] 横截面积为mm mm 250250?的短木柱，用四根mm mm mm 54040??的等边角钢加固，并承受压力F ，如图所示。已知角钢的许用应力MPa s 160][=σ，弹性模量
GPa E s 200=；木材的许用应力MPa w 12][=σ，弹性模量GPa E w 10=。试求短木柱的
许可荷载[F]。
解：（1）木柱与角钢的轴力由盖板的静力平衡条件：
（1）
由木柱与角钢间的变形相容条件，有
（
2）
由物理关系：
（3）
式（3）代入式（2），得
（4）
解得：
代入式（1），得：
（2）许可载荷
由角钢强度条件
由木柱强度条件：
故许可载荷为：
[习题6-8] 水平刚性横梁AB 上部由于某1杆和2杆悬挂，下部由铰支座C 支承，如图所示。由于制造误差，杆1和长度短了mm 5.1=δ。已知两杆的材料和横截面面积均相同，且GPa E E 20021==，A A A ==21。试求装配后两杆的应力。 解：以AB 梁为研究对象，则：
0=∑C
M
0145sin 2021=?+?-N N
214
2
N N =
…………(1) 变形协调条件： 11AA l -=?δ 122
2
BB l =
?
2
11
1212l l BB AA ??-==
δ 2122l l ?=?-δ
EA
l N EA l N 22221?=-
δ
EA
l
N EA l N 214=-
δ………...(2) (1)、(2)联立，解得：
l EA N )162(21+=
δ；l
EA N )162(42+=
δ
MPa mm mm MPa l E 242.161500)162(5.1102002)162(231=?+???=
+=
δσ
MPa mm
mm MPa l
E 939.451500)162(5.1102004)162(432=?+???=+=
δσ
[习题6-9] 图示阶梯状杆，其上端固定，下端与支座距离mm 1=δ。已知上、下两段杆的横截面面积分别为2
600mm 和2
300mm ，材料的弹性模量GPa E 210=。试作图示荷载作
用下杆的轴力图。
解：设装配后，支座B 的反力为B R （↓），则： B BC R N =
40+=B CD R N （D 为60kN 集中力的作用点）
100+=B AD R N
变形协调条件：
δ=∑=n
i i
l
1
m R R m m kN m kN R B B B 36
666262610110
600102102
.1)100(10600102104.2)40(10300/102102.1----?=????++????++????
1261202.1964.24.2=++++B B B R R R 906-=B R
)(15kN R B -=。故：
轴力图
0.81.62.43.244.8-15-10
-50
5
10152025303540455055606570758085
N(kN)
x(m)
kN N BC 15-= ； kN N CD 25= ； kN N AD 85=。轴力图如下图所示。
[习题6-10] 两端固定的阶梯状杆如图所示。已知AC 段和BD 段的横截面面积为A ，CD 段的
横截面面积为2A ；杆的弹性模量为GPa E 210=，线膨胀系数1
06)(1012--?=C l α。试求
当温度升高C 0
30后，该杆各部分产生的应力。 解：变形协调条件：
0=?l
0=?+?t N l l
04)
2(22=???++a t A E a
N EA Na l α 043=???+a t EA
Na
l α 043=???+t EA
N
l α )
(100800/1021030)(10123
4
342260106kN A Am m kN C c tEA N l -=??????-=?-=--α MPa kPa A
N
BD AC 8.100)(100800-=-===σσ MPa kPa A
N
CD 4.50)(504002-=-==
σ
[习题6-11] 图示为一两端固定的阶梯状圆轴，在截面突变处承受外力偶矩e M 。若
212d d =，试求固定端的支反力偶矩A M 和B M ，并作扭矩图。
解：把B 支座去掉，代之以约束反力偶 ，
其矩为B M ，转向为逆时针方向，则：
B B
C M T = e B CA M M T -=
变形协调条件：
A 、
B 为两固定端支座，不允许其发生转动，故：
0=+=CB AC AB ???
02)(21=+-P B P e B GI a
M GI a M M
022
1=+-P B
P e B I M I M M
式中，241414111632
1
16)2(321321P P I d d d I =?===
πππ，故： 02162
2=+-P B P e B I M I M M
0216=+-B e
B M M M
33
e
B M M =
33
3233e
e e A M M M M -=-=
（顺时针方向转动） 33
e
B B
C M M T =
= 33
32e
e B CA M M M T -
=-=
扭矩图
-33
-32-31-30-29-28-27-26-25-24-23-22-21-20-19-18-17-16-15-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-10120
0.5
1
1.5
2
2.5
3
x(a)
T(Me/33)
AB 轴的轴力图如下：
[习题6-12] 图示一两端固定的钢圆轴，其直径mm d 60=。轴在截面C 处承受一外力偶矩m kN M ?=8.3。已知钢的切变模量GPa G 80=。试求截面C 两侧横截面上的最大切应力和截面C 的扭转角。
解：把B 支座去掉，代之以约束反力
力偶，其矩为B M ，逆时针方向 转动。，则：
B CB M T = e B CA M M T -=
变形协调条件：
A 、
B 为两固定端支座，不允许其发生转动，故：
0=+=CB AC AB ???
01
5.0)(=?+?-P B P e B GI M GI M M
02=+-B e B M M M
3
e
B M M =
，故：
)(267.13
8
.33m kN M M T e B CB ?===
= )(533.23
8
.3232m kN M M M T e e B CA ?-=?-=-
=-= C 截面左侧的最大切应力： P
CA
CA W T =
max,τ 式中，抗扭截面模量)(423906014.316
1
161333mm d W P =??==
π MPa mm
mm
N W T P CA CA
8.594239010533.2||3
6max,=??==τ C 截面右侧的最大切应力： P
CB
CB W T =
max,τ MPa mm
mm N W T P CB CB
9.294239010267.1||3
6max,=??==τ C 截面的转角： P
CB
CB BC C GI l T =
=?? 式中，444412717006014.332
1
321mm mm d I P =??==
π 04
236714.0)(01245.01271700/1080100010267.1==?????===rad mm mm N mm mm N GI l T P CB CB BC
C ??[习题6-13] 一空心圆管套在实心圆杆B 的一端，如图所示。两杆在同一截面处各有一直径
相同的贯穿孔，但两孔的中心线构成一β角。现在杆B 上施加外力偶使杆B 扭转，以使两孔对准，并穿过孔装上销钉。在装上销钉后卸除施加在杆B 上的外力偶。试问管A 和杆B 横截面上的扭矩为多大？已知杆A 和杆B 的极惯性矩分别PA I 和PB I ；两杆的材料相同，其切变模量为G 。
解：解除Ⅱ端约束2M （逆时针方向转动），则由于B 杆锚固时处于弹性变形阶段，所以解除约束II 之后，Ⅱ端相对于截面C 转了β角。因为事先将杆B 的C 端扭了一个β角，故变形协调条件为
02
2=-M ?β
PA
B PB A PB
PA B A I l I l I GI M T T +=
==β2
[习题6-14] 图示圆截面杆AC 的直径mm d 1001=，A 端固定，在截面B 处承受外力偶矩
m kN M e ?=7，截面C 的上、下两点处与直径均为mm d 202=的圆杆EF 、GH 铰接。已知各杆材料相同，弹性常数间的关系为E G 4.0=。试求杆AC 中的最大切应力。
解：把EF 杆与GH 杆切断，代之以约束反力。由轴AC 的受力特点可知，这两个约束反力构成一力偶，设它的力偶矩为C M （顺时针方向转动）。
)(12.0)(21m kN N d d N M EF EF C ?=+=
EF C BC N M T 12.0-=-= EF C e AB N M M T 12.07-=-=
杆EF 、GH 的作用是阻止C 截面转动，但因这这两根杆件是可变形固体，故C 截面仍有转角C ?。
2
32121)1020(14.34
1
5.22
12
.022)(2
1
-??????
=?+=
+?=
G N EA l N d d d d l EF EF EF EF C ?
G
N EF
845.42462=
变形协调条件为：
C BC AB AC ????=+=
C P
BC
BC P AB AB GI l T GI l T ?=+ G N GI N GI N EF
P EF P EF 845.42462112.01)12.07(=?-?-
1
845.4246212.012.07EF
P EF P EF N I N I N =--
P EF EF I N N 845.4246224.07=-
式中，)(108125.9)1.0(14.332
1
3214644m m d I P -?=??==
π，故： EF EF EF N N N 42.0108125.9845.4246224.076=??=--
)(61.1066.0/7kN N EF ==。 故：
)(273.161.1012.012.0m kN N T EF BC ?-=?-=-=
)(727.5273.1712.07m kN N M M T EF C e AB ?=-=-=-=
杆AC 的最大切应力出现在AB 段的圆轴表面：
MPa mm mm
N d T W T P 182.2910014.310727.516163
363max max max =????===πτ
[习题6-15] 试求图示各超静定梁的支反力。 [6-15（a ）]
解：把B 支座去掉，代之以约束反力B R ，则变形协调方程为：
0=B w 0=+BF BR w w B
查附录IV ，得：EI a R EI a R w B B BR B
3393)3(-=-=
EI
Fa a a EI a F w BF
314)233(6)2(3
2=-?=
故， 031493
3=+-=+EI
Fa EI a R w w B BF
BR B
03
149=+
-F
R B 27
14F
R B =
（↑） 由
0=∑Y 得：27
132714F
F F R A =
-
= （↑） 由0=∑A M 得：9
4327142Fa
a F a F M A =
?+
?-（逆时针方向转动） [6-15(b)]
解：把B 支座去掉，代之以约束反力B R ，则变形协调方程
为：
0=B w 0=+B e R BM w w
查附录IV ，得：
EI
a M EI a M w e e BM e
2222)2(-=-=
EI
a R a a EI a R w B B R B
38)223(6)2(32-=-?-=
故， 038232=--=+EI
a R EI a M w w B e R BM B
e
03
4=+
a
R M B e a
M R e
B 43-
= （负号表示方向向下，即↓） 由
0=∑Y 得：a
M R e
A 43=
（↑） 由0=∑A M 得：e e A M a a M M +?-
243，a
M
M e A 2=（逆时针方向转动） [6-15(c)]
解：把B 支座去掉，代之以约束反力B M 和B F ，方向如图所示。则变形协调条件为： 0=B w ；0=B θ
0=++B s M BF Bq w w w
查附录IV ，得： EI
ql w Bq
84
= EI l F w B BF B
33-=
EI
l M w B BM B
22=
故， 0238234=+-=++EI
l M EI l F EI ql w w w B B M BF Bq B
s 02
382=+-B
B M l F ql 012832=+-B B M l F ql (1)
0=B θ
0=++B
B
BM BF Bq θθθ
查附录IV ，得： EI ql Bq
63
=θ EI
l F B BF B
22-=θ
EI
l
M B BM B
=
θ 故， 02623=+-=++EI
l M EI l F EI ql B B BM BF Bq B
B θθθ 02
62=+-B B M l
F ql 0632
=+-B B M l F ql (2)
(1)、（2）联立，解得：2
ql
F B =（↑）；122ql M B =（顺时针方向转动）。
根据对称结构在对物荷载作用下的性质可知，
2
ql
F A =（↑）；122ql M A =（逆时针方向转动）
[习题6-16] 荷载F 作用在梁AB 及CD 的连接处，试求每根梁在连接处所受的力。已知其跨长比和刚度比分别为：
2321=l l 和5
4
21=EI EI 。
解：把连接梁AB 与梁CD 的垫块去掉，代之以约束反力B R （↑）和C R （↓）。显然，它们是一对作用力反作用力。C B R R =。
查附录IV 得：AB 在B 处的挠度：
1
3
1
3)(EI l R F w B B ?-=
CD 在C 处的挠度为：
2
3
23EI l
R w C C =
变形协调方程：C B w w =
2
3
2131
33)(EI l R EI l R F C B =?-
2
3
213
1)(I l
R I l R F C C =?-
135
32)32(54)(331221=?=?=-l l I I R R F C C 167
135F
R C =
（↓）。即，梁CD 在C 处所受的力。 梁AB 在B 处所受的合力为：167
32167135F
F F =
-
（↓）。 [习题6-17] 梁AB 因强度和刚度不足，用同一材料和同样截面的短梁AC 加固，如图所示。
试求：
（1）二梁接触处的压力C F ；
（2）加固后梁AB 的最大弯矩和B 点的挠度减小的百分数。 解：（1）求二梁接触处的压力C F
以AB 为研对象，把C 处的圆柱垫去掉，代之以约束反力C F （↑）；以AC 为研究对象，作用在C 处的力为'
C F （↓）。C F 与'
C F 是一对作用与反作用
力，'
C C F F =。
AB 梁在C 处的挠度：
C CF CF AB C w w w +=,。
查附录IV 得：
EI Fl l l EI l F w CF
485)23(6)2(32
=
-= EI
l F l l EI l F w C C CF C
24)223(6)2(32
-
=-?-= 故，EI
l F EI Fl w w w C CF CF AB C C 244853
3,-=+= AC 梁在C 处的挠度：
EI
l F EI l F w C C AC
C 243)2(33
',=
= 变形协调方程：
AC C AB C w w ,,=
EI
l F EI l F EI Fl C C 2424485333=- 2424485C
C F F F =- C C F F F 225=-
4
5F
F C =
（↑） （2）求加固后梁AB 的最大弯矩和B 点的挠度减小的百分数 ① 弯矩的变化情况 加固前： 2
2Fl l F M C -=?
-=
学院 《材料力学》期末考试卷1答案 （考试时间：120分钟） 使用班级： 学生数： 任课教师： 考试类型 闭卷 一．填空题（22分） 1. 为保证工程结构或机械的正常工作，构件应满足三个要求，即 强度要求、 刚度要求 及 稳定性要求 。（每空1分，共3分） 2．材料力学中求内力的基本方法是 截面法 。（1分） 3．进行应力分析时，单元体上剪切应力等于零的面称为 主平面 ，其上正应力称为 主应力 。（每空1分，共2分） 4.第一到第四强度理论用文字叙述依次是最大拉应力理论、最大拉应变理论、最大剪应力理论和形状改变能理论。（每空1分，共4分） 5. 图示正方形边长为a ，圆孔直径为D ，若在该正方形中间位置挖去此圆孔，则剩下部分图形 的惯性矩y z I I =（2分） 6. 某材料的σε-曲线如图，则材料的 （1）屈服极限s σ=240MPa （2）强度极限b σ=400MPa （3）弹性模量E =20.4GPa （4）强度计算时，若取安全系数为2，那么塑性材料的许 用 应力 []σ=120MPa ，脆性材料的许用应力 []σ=200MPa 。 （每空2分，共10分） 二、选择题（每小题2分，共30分） （ C ）1. 对于静不定问题，下列陈述中正确的是 。 A 未知力个数小于独立方程数； B 未知力个数等于独立方程数 ； C 未知力个数大于独立方程数。 （ B ）2．求解温度应力和装配应力属于 。 A 静定问题； B 静不定问题； C 两者均不是。 （ B ）3．圆轴受扭转变形时，最大剪应力发生在 。 A 圆轴心部； B 圆轴表面； C 心部和表面之间。 （ C ）4． 在压杆稳定中，对于大柔度杆，为提高稳定性，下列办法中不能采用的是 。 A 选择合理的截面形状； B 改变压杆的约束条件； C 采用优质钢材。 （ C ）5．弯曲内力中，剪力的一阶导数等于 。 A 弯矩； B 弯矩的平方； C 载荷集度 （ C ）6．对构件既有强度要求，又有刚度要求时，设计构件尺寸需要 。 A 只需满足强度条件； B 只需满足刚度条件； C 需同时满足强度、刚度条件。 （ A ）7．()21G E μ=+????适用于 A ．各向同性材料 B. 各向异性材料 C. 各向同性材料和各向异性材料 D. 正交各向异性。 （ B ）8．在连接件上，剪切面和挤压面分别 于外力方向 A.垂直、平行 B.平行、垂直 C.均平行 D.均垂直 （ C ）9．下面两图中单元体的剪切应变分别等于 。虚线表示受力后的形状 A. 2γ，γ B. 2γ，0 C. 0，γ D. 0，2γ
图 习题?-16 图 ? N l 图 习题?-56习 题 [6-1] 试作图示等直杆的轴力图。 解：把A 支座去掉，代之以约束反力A R （↑）。 A AC R N = F R N A CD 2-= F R N A BD 3-= 变形协调条件为： 0=?l 02=?+?+?EA a N EA a N EA a N BD CD AC 02=++BD CD AC N N N 03)2(2=-+-+F R F R R A A A 4 7F R A = 故：4 7F R N A AC = = 42472F F F F R N A CD -=-=-= 4 53473F F F F R N A BD - =-=-= 轴力图如图所示。 [6-5] 图示刚性梁受均布荷载作用，梁在A 端铰支，在B 点和C 点由两根钢杆BD 和CE 支承。已知钢杆BD 和CE 的横截面面积22200mm A =和21400mm A =，钢杆的许用应力MPa 170][=σ，试校核该钢杆的强度。 解：以AB 杆为研究对象，则： 0=∑A M
1 02 3 )330(3121=? ?-?+?N N 135321=+N N (1) 变形协调条件： 3 1 21=??l l 123l l ?=? 1 12238.1EA l N EA l N ?=? 400 32008.11 2N N =? 212.1N N = (2) (2)代入（1）得： 13532.122=+N N )(143.322 .4135 2kN N ≈= （拉力） )(571.38143.322.12.121kN N N ≈?== （压力） 按轴力正负号的规定，记作： kN N 571.381-=；kN N 143.322= 强度校核： MPa MPa mm N A N 170][4275.9640038571|| ||2 111=<===σσ，符合强度条件。
合肥铁路工程学校2017—2018学年度 第一学期《土木工程力学》期末试卷（开卷）班级：学号：姓名：成绩： 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、作为塑料材料的极限应力是（） （A）比例极限（B）弹性极限（C）屈服极限（D）强度极限 3、低碳钢拉伸经过冷作硬化后，以下四种指标中那种得到提高：（） （A）强度极限（B）比例极限（C）截面收缩率（D）延伸率 4、梁受力如图，在Ｂ截面处（） （A）剪力图有突变，弯矩图有尖角 （B）剪力图有折角，弯矩图连续光滑 （C）剪力图有折角，弯矩图有尖角 （D）剪力图有突变，弯矩图连续光滑 5、中性轴是梁的( )的交线。 （A）纵向对称面与横截面；（B）横截面与中性层； （C）纵向对称面与中性层；（D）横截面与顶面或底面。 6、梁在集中力作用的截面处，它的内力图为（） （A）剪力图有突变，弯矩图光滑连接；（B）弯矩图有突变，剪力图光滑连接； （C）剪力图有突变，弯矩图有转折；（D）弯矩图有突变，剪力图有转折。 7、梁在集中力偶作用的截面处，它的内力图为（）。 （A）剪力图有突变，弯矩图无变化；（B）剪力图有突变，弯矩图有转折； （C）弯矩图有突变，剪力图有转折；（D）弯矩图有突变，剪力图无变化。 8、梁在某一段内作用有向下的分布力时，则该段内弯矩图是一条（）。 （A）下凸抛物线；（B）上凸抛物线； （C）水平线；（D）斜直线。
（）2、横截面形状和尺寸完全相同的木梁和钢梁，在相同的弯矩作用下，钢梁中的最大正应力大于木梁中的最大正应力。 （）3、一般情况下，挤压常伴随着剪切同时发生，但须指出，挤压应力与剪应力是有区别的，它并非构件内部单位面积上的内力。 （）4、绘制弯矩图时，正弯矩画在x轴的下方。 （）5、同一截面对于不同的坐标轴惯性矩是不同的，但它们的值恒为正值。 （）6、梁横截面上的剪力，在数值上等于作用在此截面任一侧（左侧或右侧）梁上所有外力的代数和。 （）7、从左向右检查所绘剪力图的正误时，可以看出，凡集中力作用处，剪力图发生突变，突变值的大小与方向和集中力相同，若集中力向上，则剪力图向上突变，突变值为集中力大小。 （）8、圆轴扭转时最大剪应力在最外圆周处，而弯曲梁最大剪应力发生在中性轴上。 （）9、挤压的实用计算，其挤压面的计算面积一定等于实际接触面积。 （）10、低碳钢在常温静载下拉伸，若应力不超过屈服极限，则正应力与线应变成正比，称这一关系为拉伸（或压缩）的胡克定律。 1、轴向拉伸与压缩时直杆横截面上的内力，称为。 2、应力变化不大，而应变显著增加的现象，称为。 3、材料力学中研究的杆件基本变形的形式有拉伸和压缩、、扭转和弯曲。 4、常把应力分解成垂直于截面和切于截面的两个分量，其中垂直于截面的分量称为，用符号σ表示，切于截面的分量称为，用符号τ表示。 5、挤压面是两构件的接触面，其方位是挤压力的。 6、以弯曲变形为主要变形的构件称为。 7、弯矩图的凹凸方向可由分布载荷的确定 8、梁弯曲时，其横截面的正应力按线性规律变化，中性轴上各点的正应力等于，而距中性轴越（填远或者近）的点正应力越大。 9、等截面梁内的最大正应力总是出现在最大所在的横截面上。 10、矩形截面梁横截面上的最大剪应力发生在上，其值是平均剪应力的1.5倍。
一、一、填空题（每小题5分，共10分） 1、如图，若弹簧在Q作用下的静位移st20 = ? 冲击时的最大动位移 mm d 60 = ? 为：3Q。 2、在其它条件相同的情况下，用内直径为d 实心轴，若要使轴的刚度不变 的外径D。 二、二、选择题（每小题5分，共10分） 1、 置有四种答案： (A)截面形心；（B）竖边中点A （C）横边中点B；（D）横截面的角点 正确答案是：C 2、 足的条件有四种答案： （A） ; z y I I=（A）; z y I I>（A）; z y I I<（A） y z λ λ= 。正确答案是： D 三、 1、（15 P=20KN, []σ 解：AB M n = AB max M= 危险点在A
2、图示矩形截面钢梁，A 端是固定铰支座，B 端为弹簧支承。在该梁的中点C 处受到的重 解：（1）求st δ、max st σ。 将重力P 按静载方式沿铅垂方向加在梁中心C 处，点C 的挠度为st δ、静应力为max st σ， 惯性矩 ) (12016.004.0124 33m bh I ?== 由挠度公式 ) 2(21483K P EI Pl st +=δ得， 8 3339 3 10365.112 )10(104010210488.040---???????= st δ mm m 1001.01032.25240213==???+ mm m 1001.0== 根据弯曲应力公式 z st W M =max σ得，其中4Pl M =， 62bh W z = 代入max st σ得， MPa bh Pl st 124 01.004.06 8.0406 42 2max =????== σ （2）动荷因数K d 12160 211211=?+ +=+ +=K st d h δ （3）梁内最大冲击应力 M P a st d d 1441212max =?=K =σσ 3、（10分）图中的1、2杆材料相同，均为园截面压杆，若使两杆在大柔度时的临界应力相等，试求两杆的直径之比d 1/d 2,以及临界力之比21)/()(cr cr P P 。并指出哪根杆的稳定性较好。 解：由 2 22212λπλπσE E cr == 即： 22 221111i l i l μλμλ===；
第五节简单拉压超静定问题 在前面几节讨论的问题中，杆件的约束反力和杆件的内力可以用静力平衡方程求出，这类问题称为静定问题。例如图5-25a所示的杆AB，在C处受到集中力P，则AC、CB段的内力可由平衡方程求出；同样，图5-26a所示的构架，是由AB及AC两杆组成，在A点受到载荷G的作用，求AB和AC杆的两个未知内力时，因能列出两个平衡方程，所以是静定问题。 (a) (b) 图5-25 图5-26 在工程实际中，有时为了增加构件和结构物的强度和刚度，或者由于构造上的需要，往往要给构件增加一些约束，或在结构物中增加一些杆件，这时构件的约束反力或杆件的数目多于刚体静力学平衡方程的数目，因而仅用静力平衡方程不能求解。这类问题称为超静定问题或称静不定问题。未知力个数与独立的平衡方程数之差称为静不定次数或称超静定次数。例如图5-25b所示的杆，A、B两端有未知的约束力R1、R2，y方向静力平衡方程数只有1个，故属于一次超静定问题；图5-26b所示的构架，是由AB、AC、AD三杆组成，若取节点A研究，其所受力组成平面汇交力系，可列出2个静力平衡方程，但未知力有3个（N1、N2、N3），属于一次超静定问题。显然仅由静力平衡方程不能求出全部未知内力。 求解超静定问题，除了根据静力平衡条件列出平衡方程外，还必须根据杆件变形之间的相互关系（称为变形协调条件），列出变形的几何方程，再由力和变形之间的物理条件（虎克定律）建立所需的补充方程。下面通过例题说明超静定问题的解法。 例5-8图5-27a所示为两端固定的杆。在C、D两截面处有一对力P作用，杆的横截面面积为A，弹性模量为E，求A、B处支座反力，并作轴力图。
第六章 简单超静定问题 习题解 [习题6-1] 试作图示等直杆的轴力图 解：把B 支座去掉，代之以约束反力B R （↓）。设2F 作用点为C ， F 作用点为D ，则： B BD R N = F R N B CD += F R N B A C 3+= 变形谐调条件为： 0=?l 02=?+?+?EA a N EA a N EA a N BD CD AC 02=++BD CD AC N N N 03)(2=++++F R F R R B B B 45F R B - =（实际方向与假设方向相反，即：↑） 故：45F N BD -= 445F F F N CD -=+-= 4 7345F F F N AC = +-= 轴力图如图所示。
[习题6-2] 图示支架承受荷载kN F 10=，1，2，3各杆由同一种材料制成，其横截面面积 分别为21100mm A =，2 2150mm A =，23200mm A =。试求各杆的轴力。 解：以节点A 为研究对象，其受力图如图所示。 ∑=0X 030cos 30cos 01032=-+-N N N 0332132=-+-N N N 0332132=+-N N N (1) ∑=0Y 030sin 30sin 0103=-+F N N 2013=+N N (2) 变形谐调条件： 设A 节点的水平位移为x δ，竖向位移为y δ，则由变形协调图（b ）可知： 00130cos 30sin x y l δδ+=? x l δ=?2 00330cos 30sin x y l δδ-=? 03130cos 2x l l δ=?-? 2313l l l ?=?-? 设l l l ==31，则l l 2 32= 2 23 31123 3EA l N EA l N EA l N ? ?=- 2 2 331123A N A N A N =- 150 23200100231?=-N N N
一、结构如图所示，AC杆为圆截面钢杆，其直径d =25mm，] [σ= 120MPa，F = 10kN, 试校核AC杆的强度。（14分） 二、作图示梁的剪力图和弯矩图。（14分） 三、已知梁的荷载及截面尺寸如图所示。许用应力] [σ= 80MPa。试按正应力强度条件校核梁的强度。 （14分） 四、求图示单元体的主应力，并用第三强度理论校核其强度。已知] [σ=150MPa。（15分） 五、图示圆截面杆，直径为d，尺寸与载荷如图所示。若该梁的许用应力] [σ=160Mpa，试用第四强度理论设计截面直径d。（14分）
六、外伸梁如图所示。若q 、a 、EI 为已知，求B 截面挠度。（15分） 七、两端固定的实心圆截面杆承受轴向压力。直径d = 30mm ，杆长l = 950mm ，求该压杆的临界载荷cr F 。弹性模量E = 210Gpa ，材料的s λ= 41.6，P λ = 123。（a =310MPa ，b =1.2MPa ）（14分） 一、已知实心圆轴直径d = 40mm ， 轴所传递的功率为30kW ，轴的转速n ＝1400r ／min ，材料的许用切应力][τ= 40MPa ，切变模量G=80GPa ，许用扭转角]'[?=2m /? 。试校核该轴的强度和刚度。（14分） 二、作图示梁的剪力图和弯矩图。（14分） 三、单元体如图所示。试求⑴主应力数值；⑵最大切应力。（14分） 四、结构如图所示。F = 20kN ，横梁AC 采用No.22a 工字钢，其截面面积2 cm 128.42=A ，对中性轴的抗弯截面系数3 cm 309=W ，材料的许用应力][σ=160Mpa ，试校核该横梁强度。（14分）
[σ= 120MPa，F= 10kN, 试 一、结构如图所示，AC杆为圆截面钢杆，其直径d=25mm，] 校核AC杆的强度。（14分） 二、作图示梁的剪力图和弯矩图。（14分） [σ=80MPa。试按正应力强度条件校 三、已知梁的荷载及截面尺寸如图所示。许用应力] 核梁的强度。 （14分） [σ=150MPa。（15分）四、求图示单元体的主应力，并用第三强度理论校核其强度。已知] [σ=160Mpa，五、图示圆截面杆，直径为d，尺寸与载荷如图所示。若该梁的许用应力] 试用第四强度理论设计截面直径d。（14分）
六、外伸梁如图所示。若q 、a 、EI 为已知，求B 截面挠度。（15分） 七、两端固定的实心圆截面杆承受轴向压力。直径d =30mm ，杆长l =950mm ，求该压杆的临界载荷cr F 。弹性模量E =210Gpa ，材料的s λ=41.6，P λ =123。（a =310MPa ，b =1.2MPa ）（14分） 一、已知实心圆轴直径d =40mm ，轴所传递的功率为30kW ，轴的转速n ＝1400r ／min ，材料的许用切应力][τ=40MPa ，切变模量G=80GPa ，许用扭转角]'[?=2m /? 。试校核该轴的强度和刚度。（14分） 二、作图示梁的剪力图和弯矩图。（14分） 三、单元体如图所示。试求⑴主应力数值；⑵最大切应力。（14分） 四、结构如图所示。F = 20kN ，横梁AC 采用No.22a 工字钢，其截面面积2 cm 128.42=A ，对中性轴的抗弯截面系数3 cm 309=W ，材料的许用应力][σ=160Mpa ，试校核该横梁强度。（14分）
6-1试作图示等直杆的轴力图。 解：取消A端的多余约束，以代之，则（伸长），在外力作用下杆产生缩短变形。 因为固定端不能移动，故变形协调条件为： 故 故 返回 6-2图示支架承受荷载各杆由同一材料制成，其横截面面积分 别为，和。 试求各杆的轴力。 解：设想在荷载F作用下由于各杆的变形，节点A移至。 此时各杆的变形及如图所示。现求它们之 间的几何关系表达式以便建立求内力的补充方程。
即： 亦即： 将，，代入， 得： 即： 亦即： （1） 此即补充方程。与上述变形对应的内力如图所示。根据节点A的平衡条件有： ； 亦即：（2） ；， 亦 即： （3） 联解（1）、（2）、（3）三式得：
（拉） （拉） （压） 返回 6-3 一刚性板由四根支柱支撑，四根支柱的长度和截面都相同，如图所示。如果荷载F作用在A点，试求这四根支柱各受力多少。 解：因为2，4两根支柱对称，所以，在F力作用下：
变形协调条件： 补充方程： 求解上述三个方程得： 返回 6-4 刚性杆AB的左端铰支，两根长度相等、横截面面积相同的钢杆CD和EF 使该刚性杆处于水平位置，如图所示。如已知，两根钢杆的横截面面 积，试求两杆的轴力和应力。 解：， （1） 又由变形几何关系得知： ，（2） 联解式（1），（2），得， 故，
返回 6-5(6-7) 横截面为250mm×250mm的短木柱，用四根40mm×40mm×5mm的等边角钢加固，并承受压力F，如图所示。已知角钢的许用应力，弹性模量；木材的许用应力，弹性模量。试求短木柱的许可荷载。 解：（1）木柱与角钢的轴力由盖板的静力平衡条件： （1） 由木柱与角钢间的变形相容条件，有 （2） 由物理关系： （3） 式（3）代入式（2），得
σ 三明学院 《材料力学》期末考试卷4答案 （考试时间：120分钟） 使用班级： 学生数： 任课教师： 考试类型 闭卷 一、填空（每题2分，共20分） 1.为保证工程结构或机械的正常工作，构件应满足三个要求，即 强度要求，刚度要求及 稳定性要求 。 3．为了求解静不定问题，必须研究构件的变形 ，从而寻找出 补充方程 。 5．矩形截面梁的弯曲剪力为FS ，横截面积为A ，则梁上的最大切应力为A F S 23。 6．用主应力表示的广义胡克定律是[]E )(3211σσμσε+-=，[]E )(1322σσμσε+-=，[]E )(2133σσμσε+-=。 8．挠曲线的近似微分方程是 EI M dx w d =2 2 。 10．圆轴扭转时的强度条件为[]ττ≤=t W T max max ，刚度条件为 []??'≤='p T max max 。 11．梁轴线弯曲变形后的曲率与弯矩成 正比 ，与抗弯刚度成 反比 。 12．莫尔强度理论的强度条件为 [][]31}{σσσσc t - 。 15. 弹性系数E 、G 、μ之间的关系为 2(1)G E μ=+ 。 16. 轴向拉压变形中，横向应变与轴向应变的关系是 εμε'=- 。 二、单项选择题（每小题2分，共20分） 1. 对于静不定问题，下列陈述中正确的是（ C ）。 A ．未知力个数小于独立方程数； B ．未知力个数等于独立方程数 ； C ．未知力个数大于独立方程数。 D ．未知力个数大于也可以等于独立方程数 2．求解温度应力和装配应力属于（ B ）。 A ．静定问题； B ．静不定问题； C ．要根据具体情况而定； D ．以上均不是。 3．圆轴受扭转变形时，最大剪应力发生在（ B ）。 A ．圆轴心部； B ．圆轴表面； C ．心部和表面之间。 D ．以上答案均不对 4．在计算螺栓的挤压应力时，在公式 bs bs bs A F = σ中，bs A 是（ B ） A ．半圆柱面的面积； B ．过直径的纵截面的面积； C ．圆柱面的面积； D ．以上答案都不对 5．空心圆轴外径为D ，内径为d ，在计算最大剪应力时需要确定抗扭截面系数t W ，以下正确的是（ C ）。 A. 16 3 D π B. 16 3 d π C. () 33 16d D D -π D. () 33 16 d D -π 6．变截面杆如右图，设F1、F2、F3分别表示杆件中截面1-1、2-2、3-3上内力，则下列结论中 哪些是正确的（ C ）。 A ．F1 ≠ F2 ，F2 ≠ F3 B ．F1 = F2 ，F2 > F3 C ．F1 = F2 ，F2 = F3 D ．F1 = F2 ，F2 < F3 7．如图所示的单元体，第三强度的相当应力公式是（ D ）。 A ．2233τσσ+=r ； B ．2 23τσσ+=r ； C ． 2232τσσ+=r ； D ．2 234τσσ+=r 。 8．弯曲内力中，剪力的一阶导数等于（ C ） 。 A ．弯矩； B ．弯矩的平方； C ．载荷集度 D ．载荷集度的平方 9．如右图一方形横截面的压杆，在其上钻一横向小孔，则该杆与原来相比( C ） A ．稳定性降低强度不变 B ．稳定性不变强度降低 C ．稳定性和强度都降低 D ．稳定性和强度都不变 10．悬臂梁受截情况如图示，设A M 及C M 分别表示梁上A 截面和C 截面上的弯矩，则下面结 论中正确的是（ A ）。 A. C A M M > B. C A M M <
MPa 3三明学院 《材料力学》期末考试卷8 （考试时间：120分钟） 使用班级： 学生数： 任课教师： 考试类型 闭卷 一．选择题（每题2分，共20分） 1．横力弯曲梁横截面上的应力是（ C ） A ．σ；B ．τ；C ．σ和τ；D ．0 。 2．中性轴上的切应力（ A ） A ．最大； B ．最小； C ．为零； D ．不确定 。 32．第三强度理论适用于（ B ） A ．脆性材料； B ．塑性材料； C ．变形固体； D ．刚体。 4．在剪力为零处，弯矩为（ A ）。 A ．最大值； B ．最小值； C ．零； D ．不能确定。 5．如图所示的单元体，X 面的应力是（ A ） A ．X(3,2)；B ．X(3,-2)；C ．X(-1,-2)；D ．X(-1,0)。 6．平面应力状态分析中，公式y x x σστα-- =22tan 0 中，关于 α的描述，不正确的是（ C ）。 A ．X 轴的正向与max σ的夹角； B ．0α与 x τ与互为异号； C ． α顺转为正； D ． 0α逆转为正。 7．雨篷过梁是（ B ）的组合变形。 A ．轴心拉压与扭转； B ．扭转与平面弯曲； C ．轴心压缩与扭转； D ．双向弯曲。 8．变截面杆如右图，设F1、F2、F3分别表示杆件中截面1-1、2-2、3-3上内力，则下列结论中哪些是正确的（ C ）。 A.F1 ≠ F2 ，F2 ≠ F3 B.F1 = F2 ，F2 > F3 C.F1 = F2 ，F2 = F3 D.F1 = F2 ，F2 < F3 9．如右图一方形横截面的压杆，在其上钻一横向小孔，则该杆与原来相比( C ） A.稳定性降低强度不变 B.稳定性不变强度降低 C.稳定性和强度都降低 D.稳定性和强度都不变 10．压杆稳定的关键问题是由（ A ）解决的。 A ．欧拉；B. 加利略； C.圣维南； D.亚里士多德 二．填空题（每题3，共15分） 1．作为塑性材料的极限应力是 屈服极限 ，而脆性材料的极限应力是 强度极限 。（比例极限、弹性极限、屈服极限、强度极限） 2．第四强度理论认为 畸变能密度 是引起屈服的主要因素。 3. 弹性系数E 、G 、μ之间的关系为 ()μ+= 12E G 。 4. 扭转强度条件和刚度条件分别为 []στ≤= t W T max max ， []??'≤='P GI T max max 。 5. 轴向拉压变形中，横向应变与轴向应变的关系是 μεε=' 。
三明学院 《材料力学》期末考试卷5 （考试时间：120分钟） 使用班级： 学生数： 任课教师： 考试类型 闭卷 1．材料的失效模式 B 。 A ．只与材料本身有关，而与应力状态无关； B ．与材料本身、应力状态均有关； C ．只与应力状态有关，而与材料本身无关； D ．与材料本身、应力状态均无关。 2．下面有关强度理论知识的几个论述，正确的是 D 。 A ．需模拟实际构件应力状态逐一进行试验，确定极限应力； B ．无需进行试验，只需关于材料破坏原因的假说； C ．需要进行某些简单试验，无需关于材料破坏原因的假说； D ．假设材料破坏的共同原因，同时，需要简单试验结果。 3．轴向拉伸细长杆件如图所示，____ B ___。 A ．1-1、2-2面上应力皆均匀分布； B ．1-1面上应力非均匀分布，2-2面上应力均匀分布； C ．1-1面上应力均匀分布，2-2面上应力非均匀分布； D ．1-1、2-2面上应力皆非均匀分布。 4．塑性材料试件拉伸试验时，在强化阶段___ D ___。 A ．只发生弹性变形； B ．只发生塑性变形； C ．只发生线弹性变形； D ．弹性变形与塑性变形同时发生。 5．比较脆性材料的抗拉、抗剪、抗压性能：___ B ____。 A ．抗拉性能>抗剪性能<抗压性能； B ．抗拉性能<抗剪性能<抗压性能； C ．抗拉性能>抗剪性能>抗压性能； D ．没有可比性。 6．水平面内放置的薄壁圆环平均直径为d ，横截面面积为A 。当其绕过圆心的轴在水平面内匀角 速度旋转时，与圆环的初始尺寸相比__ A ____。 A ．d 增大，A 减小； B ．A 增大，d 减小； C ．A 、d 均增大； D ．A 、d 均减小。 7．如右图所示，在平板和受拉螺栓之间垫上一个垫圈，可以提高__ D ____。 A ．螺栓的拉伸强度； B ．螺栓的挤压强度； C ．螺栓的剪切强度； D ．平板的挤压强度。 8．图中应力圆a 、b 、c 表示的应力状态分别为 C 。 A ．二向应力状态、纯剪切应力状态、三向应力状态； B ．单向拉应力状态、单向压应力状态、三向应力状态； C ．单向压应力状态、纯剪切应力状态、单向拉应力状态； D ．单向拉应力状态、单向压应力状态、纯剪切应力状态。 9．压杆临界力的大小， B 。 A ．与压杆所承受的轴向压力大小有关； B ．与压杆的柔度大小有关； C ．与压杆的长度大小无关； D ．与压杆的柔度大小无关。 10．一点的应力状态如下图所示，则其主应力1σ、2σ、 3σ分别为 B 。 A ．30MPa 、100 MPa 、50 MPa B ．50 MPa 、30MPa 、-50MPa C ．50 MPa 、0、-50MPa D ．-50 MPa 、30MPa 、50MPa 二、（20分）图示为某构件内危险点的应力状态（图中应力单位为MPa ），试分别求其第二、第四强度理论的相当应力2r σ、4r σ（3.0=μ）。
6-1 试作图示等直杆的轴力图。 解：取消A端的多余约束，以代之，则（伸长），在外力作用下杆产生缩短变形。 因为固定端不能移动，故变形协调条件为： 故 故 返回 6-2 图示支架承受荷载各杆由同一材料制成，其横截 面面积分别为，和。试求各杆的轴力。 解：设想在荷载F作用下由于各杆的变形，节点 A移至。此时各杆的变形及如图所 示。现求它们之间的几何关系表达式以便建立求 内力的补充方程。
即： 亦即： 将，，代入， 得： 即： 亦即： （1） 此即补充方程。与上述变形对应的内力如图所示。根据节点A的平衡条件有： ； 亦 即： （2） ；，
亦即： （3） 联解（1）、（2）、（3）三式得： （拉） （拉） （压） 返回 6-3 一刚性板由四根支柱支撑，四根支柱的长度和截面都相同，如图所示。如果荷载F作用在A点，试求这四根支柱各受力多少。 解：因为2，4两根支柱对称，所以，在F力作用下：
变形协调条件： 补充方程： 求解上述三个方程得： 返回 6-4 刚性杆AB的左端铰支，两根长度相等、横截面面积相同的钢杆CD和EF使该刚性杆处于水平位置，如图所示。如已知，两根钢杆的横截面面积，试求两杆的轴力和应力。 解：，
（1） 又由变形几何关系得知： ， （2） 联解式（1），（2），得， 故， 返回 6-5(6-7) 横截面为250mm×250mm的短木柱，用四根40mm×40mm ×5mm的等边角钢加固，并承受压力F，如图所示。已知角钢的许用应力，弹性模量；木材的许用应力，弹性模量。试求短木柱的许可荷载。
解：（1）木柱与角钢的轴力由盖板的静力平衡条件： （1） 由木柱与角钢间的变形相容条件，有 （2） 由物理关系： （3）式（3）代入式（2），得 （4） 解得： 代入式（1），得： （2）许可载荷 由角钢强度条件
三明学院 《材料力学》期末考试卷3 （考试时间：120分钟） 使用班级：学生数：任课教师：考试类型闭卷 一、单项选择题（共10个小题，每小题2分，合计20分） 1．材料的失效模式B。 A 只与材料本身有关，而与应力状态无关； B 与材料本身、应力状态均有关； C 只与应力状态有关，而与材料本身无关； D 与材料本身、应力状态均无关。 2．下面有关强度理论知识的几个论述，正确的是D。 A 需模拟实际构件应力状态逐一进行试验，确定极限应力； B 无需进行试验，只需关于材料破坏原因的假说； C 需要进行某些简单试验，无需关于材料破坏原因的假说； D 假设材料破坏的共同原因，同时，需要简单试验结果。 3、轴向拉伸细长杆件如图所示，____ B ___。 A．1-1、2-2面上应力皆均匀分布； B．1-1面上应力非均匀分布，2-2面上应力均 匀分布； C．1-1面上应力均匀分布，2-2面上应力非均匀分布； D．1-1、2-2面上应力皆非均匀分布。 4、塑性材料试件拉伸试验时，在强化阶段___ D ___。 A．只发生弹性变形； B．只发生塑性变形； C．只发生线弹性变形； D．弹性变形与塑性变形同时发生。 5、比较脆性材料的抗拉、抗剪、抗压性能：___ B ____。 A．抗拉性能>抗剪性能<抗压性能； B．抗拉性能<抗剪性能<抗压性能； C．抗拉性能>抗剪性能>抗压性能； D．没有可比性。 6、水平面内放置的薄壁圆环平均直径为d，横截面面积为A。当其绕过圆心的轴在水平面内匀角速 度旋转时，与圆环的初始尺寸相比__ A ____。 A．d增大，A减小； B．A增大，d减小； C．A、d均增大； D．A、d均减小。 7、如右图所示，在平板和受拉螺栓之间垫上一个垫圈，可以提高___ D ___。 A．螺栓的拉伸强度； B．螺栓的挤压强度； C．螺栓的剪切强度； D．平板的挤压强度。 8、右图中应力圆a、b、c表示的应力状态分别为C。 A 二向应力状态、纯剪切应力状态、三向应力状态； B 单向拉应力状态、单向压应力状态、三向应力状态； C 单向压应力状态、纯剪切应力状态、单向拉应力状态； D 单向拉应力状态、单向压应力状态、纯剪切应力状态。 9．压杆临界力的大小B。 A 与压杆所承受的轴向压力大小有关； B 与压杆的柔度大小有关； C 与压杆的长度大小无关； D 与压杆的柔度大小无关。 10．一点的应力状态如下图所示，则其主应力1 σ 、2 σ 、3 σ 分别为B。 A 30MPa、100 MPa、50 MPa B 50 MPa、30MPa、-50MPa C 50 MPa、0、-50MPa D -50 MPa、30MPa、50MPa 二、简述题（每小题4分，共20分）： 1、简述材料力学的任务。 答：材料力学的任务就是在满足强度、刚度和稳定性的要求下，为设计既经济又安 全的构件，提供必要的理论基础和计算方法。（4分） 2、简述截面法求内力的基本步骤。 答：分三个步骤：（1）用假想截面将构件分成两部分，任取一部分作为研究对象， 舍去另一部分。（2）用内力代替舍去部分的作用。（3）建立平衡方程，确定内力。 3、简述求解超静定问题的基本思路。 答：研究变形，寻找补充方程。（4分） 4、简述求解组合变形的基本思路。 答：先将外力进行简化或分解，使之对应着不同的基本变形，然后用叠加原理求解。 5、简述应力集中的概念。 答：因杆件外形突然变化，而引起局部应力急剧增大的现象，称为应力集中。（4分）
σ 一、填空（每题2分，共20分） 3．为了求解静不定问题，必须研究构件的 变形 ，从而寻找出 补充方程 。 4．材料力学中求内力的基本方法是 截面法 。 5．矩形截面梁的弯曲剪力为F S ，横截面积为A ，则梁上的最大切应力为 A F S 23 。 7．第四强度理论认为 畸变能密度 是引起屈服的主要因素。 8．挠曲线的近似微分方程是 EI M dx w d =22 。 9．求解组合变形的基本步骤是：（1）对外力进行分析或简化，使之对应基本变形 ，（2）求 解每一种基本变形的内力、应力及应变等，（3）将所得结果进行叠加。 10. 压杆稳定问题中，欧拉公式成立的条件是： 1λλ≥ 。 11．圆轴扭转时的强度条件为 []ττ≤=t W T max max ，刚度条件为 []??'≤='p T max max 。 13．莫尔强度理论的强度条件为 []]31}{σσσσc t - 。 14．进行应力分析时，单元体上切应力等于零的面称为 主平面，其上应力称为 主应力。 二、单项选择题 (每题2分，共20分) 1. 所有脆性材料，它与塑性材料相比，其拉伸力学性能的最大特点是（ C ）。 A. 强度低，对应力集中不敏感； B. 相同拉力作用下变形小； C. 断裂前几乎没有塑性变形； D. 应力-应变关系严格遵循胡克定律。 2. 在美国“9.11”事件中，恐怖分子的飞机撞击国贸大厦后，该大厦起火燃烧，然后坍塌。该大厦的破坏属于（ A ） A ．强度坏； B ．刚度坏； C ．稳定性破坏； D ．化学破坏。 3. 细长柱子的破坏一般是（ C ） A ．强度坏； B ．刚度坏； C ．稳定性破坏； D ．物理破坏。 4. 不会引起静定结构产生内力的因素是（ D ） A ．集中力； B ．集中力偶； C ．分布力； D ．温度变化。 5. “顺正逆负”的正负规定适用于（ A ）。 A ．剪力；B ．弯矩；C ．轴力；D ．扭矩。 6. 多余约束出现在（ B ）中。 A ．静定结构； B ．超静定结构； C ．框架结构； D ．桁架。 7. 雨篷过梁是（ B ）的组合变形。 A ．轴心拉压与扭转； B ．扭转与平面弯曲； C ．轴心压缩与扭转； D ．双向弯曲。 8. 在计算螺栓的挤压应力时，在公式bs bs bs A F = σ 中， bs A 是（ B ） A ．半圆柱面的面积； B. 过直径的纵截面的面积； C ．圆柱面的面积； D ．横截面积。 9. 如图所示的单元体，第三强度的相当应力公式是（ D ）。 A ． 2 2 33τ σ σ+= r ；B ． 2 2 3τ σ σ+= r ； C ． 2 2 32τ σ σ+= r ；D ． 2 2 34τ σ σ+= r 。 10. 长度和横截面面积均相同的两杆，一为钢杆，一为铝杆，在相同的拉力用下（ A ） A.铝杆的应力和钢杆相同，而变形大于钢杆 B.铝杆的应力和钢杆相同，而变形小于钢杆 C.铝杆的应力和变形都大于钢杆 D.铝杆的应力和变形都小于钢杆 三、阶梯形钢杆的两端在 C T 51=时被固定，杆件上下两段的面积分别是 2 15cm A =， 2 210cm A = ，见图1。当温度升高至 C T 252=时，试求杆件各部分的温度 应力。钢材的 1 610 5.12--?=C l α，GPa E 200=。（15分） 解：（1）若解除一固定端，则杆的自由伸长为： T a T a T a T l l l l l l T ?=?+?=?=?αααα2 （5分） （2）由于杆两端固定，所以相当于受外力F 作用 产生T l ?的压缩，如图1所示。因此有： T a EA a F EA a F l l N N T ?-=+=?-α221 ∴[]KN A A T E F l N 33.33/1/1/221-=+?-=α （5分） （3）MPa A F N 7.6611-==σ MPa A F N 3.332 2-==σ （5分） 四．如图2所示，悬臂梁的自由端受一可动铰链支座支撑，q 的支持反力。悬臂梁在集中载荷和匀布载荷作用下的挠曲线方程分别为：
第 1 页 共 4 页 三明学院 《材料力学》期末考试卷1答案 （考试时间：120分钟） 使用班级： 学生数： 任课教师： 考试类型 闭卷 一．填空题（22分） 1. （每空1分，共3分） 2（1分） 3 （每空1分，共2分） 4. （每空1分，共 4分） 5. 图示正方形边长为a ，圆孔直径为D ，若在该正方形中间位置挖去此圆孔，则剩 下部分图形的惯性矩y z I I = （2分） 6. 某材料的σε-曲线如图，则材料的 （1）屈服极限s σ （2）强度极限b σ （3）弹性模量E （4）强度计算时，若取安全系数为2，那么 塑性材 料的许用 应力 []σ，脆性材料的许用应力 []σ。（每空2分，共10分） 二、选择题（每小题2分，共30分） （ C ）1. 对于静不定问题，下列陈述中正确的是 。 A 未知力个数小于独立方程数； B 未知力个数等于独立方程数 ； C 未知力个数大于独立方程数。 （ B ）2．求解温度应力和装配应力属于 。 A 静定问题； B 静不定问题； C 两者均不是。 （ B ）3．圆轴受扭转变形时，最大剪应力发生在 。 A 圆轴心部； B 圆轴表面； C 心部和表面之间。 （ C ）4． 在压杆稳定中，对于大柔度杆，为提高稳定性，下列办法中不能采用的是 。 A 选择合理的截面形状； B 改变压杆的约束条件； C 采用优质钢材。 （ C ）5．弯曲内力中，剪力的一阶导数等于 。 A 弯矩； B 弯矩的平方； C 载荷集度 （ C ）6．对构件既有强度要求，又有刚度要求时，设计构件尺寸需要 。 A 只需满足强度条件； B 只需满足刚度条件； C 需同时满足强度、刚度条件。 （ A ）7．()21G E μ=+????适用于 A ．各向同性材料 B. 各向异性材料 C. 各向同性材料和各向异性材料 D. 正交各向异性。 （ B ）8．在连接件上，剪切面和挤压面分别 于外力方向 A.垂直、平行 B.平行、垂直 C.均平行 D.均垂直 （ C ）9．下面两图中单元体的剪切应变分别等于 。虚线表示受力后的形状 A. 2γ，γ B. 2γ，0 C. 0，γ D. 0，2γ
轴力图01234-5-4-3-2-101234567 N(F/4)x(a)第六章 简单超静定问题 习题解 [习题6-1] 试作图示等直杆的轴力图 解：把B 支座去掉，代之以约束反力B R （↓）。设2F 作用点为C ， F 作用点为D ，则： B BD R N = F R N B CD += F R N B AC 3+= 变形谐调条件为： 0=?l 02=?+?+?EA a N EA a N EA a N BD CD AC 02=++BD CD AC N N N 03)(2=++++F R F R R B B B 45F R B - =（实际方向与假设方向相反，即：↑） 故：45F N BD -= 445F F F N CD -=+-= 47345F F F N AC =+-= 轴力图如图所示。
[习题6-2] 图示支架承受荷载kN F 10=，1，2，3各杆由同一种材料制成，其横截面面积 分别为21100mm A =，22150mm A =，23200mm A =。试求各杆的轴力。 解：以节点A 为研究对象，其受力图如图所示。 ∑=0X 030cos 30cos 01032=-+-N N N 0332132=-+-N N N 0332132=+-N N N (1) ∑=0Y 030sin 30sin 0103=-+F N N 2013=+N N (2) 变形谐调条件： 设A 节点的水平位移为x δ，竖向位移为y δ，则由变形协调图（b ）可知： 00130cos 30sin x y l δδ+=? x l δ=?2 00330cos 30sin x y l δδ-=? 03130cos 2x l l δ=?-? 2313l l l ?=?-? 设l l l ==31，则l l 2 32= 2 23 311233EA l N EA l N EA l N ??=- 22331123A N A N A N =- 150 23200100231?=-N N N
材料力学 一、填空题： 1.受力后几何形状和尺寸均保持不变的物体称为。 2.构件抵抗的能力称为强度。 3.圆轴扭转时，横截面上各点的切应力与其到圆心的距离成比。 4.梁上作用着均布载荷，该段梁上的弯矩图为。 5.偏心压缩为的组合变形。 6.柔索的约束反力沿离开物体。 7.构件保持的能力称为稳定性。 8.力对轴之矩在情况下为零。 9.梁的中性层与横截面的交线称为。 10.图所示点的应力状态，其最大切应力是。 11.物体在外力作用下产生两种效应分别是。 12.外力解除后可消失的变形，称为。 13.力偶对任意点之矩都。 14.阶梯杆受力如图所示，设AB和BC段的横截面面积分别为2A和A，弹性模量为E，则杆中最大正应力 为。 15.梁上作用集中力处，其剪力图在该位置有。 16.光滑接触面约束的约束力沿指向物体。 17.外力解除后不能消失的变形，称为。 18.平面任意力系平衡方程的三矩式，只有满足三个矩心的条件时，才能成为力系平衡的 充要条件。 19.图所示，梁最大拉应力的位置在点处。 20.图所示点的应力状态，已知材料的许用正应力[σ]，其第三强度理论的强度条件是。
21.物体相对于地球处于静止或匀速直线运动状态，称为。 22.在截面突变的位置存在集中现象。 23.梁上作用集中力偶位置处，其弯矩图在该位置有。 24.图所示点的应力状态，已知材料的许用正应力[σ]，其第三强度理论的强度条件是。 25.临界应力的欧拉公式只适用于杆。 26.只受两个力作用而处于平衡状态的构件，称为。 27.作用力与反作用力的关系是。 28.平面任意力系向一点简化的结果的三种情形是。 29.阶梯杆受力如图所示，设AB和BC段的横截面面积分别为2A和A，弹性模量为E，则截面C的位移为 。 30.若一段梁上作用着均布载荷，则这段梁上的剪力图为。 二、计算题： 1.梁结构尺寸、受力如图所示，不计梁重，已知q=10kN/m，M=10kN·m，求A、B、C处的约束力。 2.铸铁T梁的载荷及横截面尺寸如图所示，C为截面形心。已知I z=60125000mm4，y C=157.5mm，材料许用压应力[σc]=160MPa，许用拉应力[σt]=40MPa。试求：①画梁的剪力图、弯矩图。②按正应力强度条件校核梁的强度。 3.传动轴如图所示。已知F r=2KN，F t=5KN，M=1KN·m，l=600mm，齿轮直径D=400mm，轴的[σ]=100MPa。 试求：①力偶M的大小；②作AB轴各基本变形的内力图。③用第三强度理论设计轴AB的直径d。