热学、力学分析要求和材料
1 概述
均衡管理器是电源分系统的重要单机之一，主要任务是负责在各飞行阶段，提供锂离子蓄电池组及单体的遥测信号及蓄电池组的在轨均衡控制管理。通过均衡处理电路保证锂离子蓄电池组在充电过程中及进地影前蓄电池单体的一致性，防止单体电池过充电或过放电。
本文提供了均衡管理器热学、力学分析的要求、状态和相应数据，具体包括：
●均衡管理器状态说明
●均衡管理器力学试验项目及要求
●各状态下均衡管理器内发热器件的功耗
●均衡管理器各模块位置
●各模块内发热器件位号及所在结构位置
●器件及材料参数
2 结构
均衡管理器按功能进行模块化设计，主要由单体电压遥测模块2块，旁路均衡控制模块1块，自主均衡控制模块1块，TM/TC接口模块2块组成。
均衡管理器结构，可详见压缩文件中“均衡控制器Proe”文件夹。
3 力学分析
均衡管理器共有4中力学试验，分别为加速度试验、冲击试验、正弦振动试验和随机振动试验，具体试验要求见3.1，3.2，3.3，3.4
3.1 加速度试验
加速度：Z 向10g，X、Y 向2g；
试验时间：达到最大加速度后保持2min；
加载速率：不大于0.5g/s。
3.2 冲击试验
均衡管理器冲击试验条件（冲击响应谱）
3.3 正弦振动
3.4 随机振动
3.5 模态分析
分析出均衡管理器基频（Hz）。
4 热学分析
均衡管理器的两个电池单体遥测模块将对蓄电池组串联的单体电压进行变换，得到0～4.5V的单体电压遥测值，变换后的单体电压模拟信号传于TM/TC 模块，转换为数字量，然后输出给综合电子分系统，由综合电子将单体电压进行比较，当锂离子蓄电池组中各单体电池电压相对于其中最低单体电池电压差值大于设定值时，综合电子将对应的发出该单体电池均衡接通的指令，则该单体电池通过底板上的均衡电阻进行放电均衡，旁路均衡电流不小于300mA。均衡管理器按照有5路单体进行均衡的工作模式进行热学分析。
均衡管理器工作温度-10~55℃。
4.1 发热器件分布
均衡管理器的主要发热器件放置于均衡管理器底板和与底板相连的结构上。
均衡管理器底板各发热元器件位号及分布，详见文件“均衡器底板布局”和“均衡控制器Proe”文件夹。
4.2 热耗
5路均衡工作模式：
1)每个均衡电阻通过300mA电流，阻值300Ω
2)每个均衡电阻功耗：1.357W
3)预接通电阻功耗：4.76W
4)DC/DC功耗：4.5W
5)滤波模块功耗：1W
5 器件及材料参数
均衡管理器中所用NMOS管为2N7225，理论热阻为0.83℃/W；PMOS管为2N7236, 理论热阻为1℃/W；二极管为1N7039，理论热阻为0.83℃/W。最高175℃，I级降额100℃。
绝缘导热材料为SilPad2000：2.02（0.33℃-in2/W）。
6 分析要求
根据上述材料对均衡管理器进行力学分析和热学分析，并得出分析及计算结果报告。
在热分析过程中若发现问题，双方可相互沟通、协商，共同处理。
材料力考试题 姓名学号 一、填空题：（每空1分，共计38分） 1、变形固体的变形可分为：弹性变形和塑性变形。 2、构件安全工作的基本要求是：构件必须具有足够的强度、足够刚度 和足够稳定性。 3、杆件变形的基本形式有拉（压）变形、剪切变形、扭转变形 和弯曲变形。 4、吊车起吊重物时，钢丝绳的变形是拉伸变形；汽车行驶时，传动轴的变 形是扭转变形；教室中大梁的变形是弯曲变形；螺旋千斤顶中的螺杆受压杆受压变形。 5、图中σ——ε曲线上，对应p点的应力为比例极限，符号__σp__、对应y 点的应力称为屈服极限，符号_σs__、对应b点的应力称为强化极限符号_σb ___ __。 k 6、内力是外力作用引起的，不同的外力引起不同的内力，轴向拉、压变形时 的内力称为轴力。剪切变形时的内力称为剪力，扭转变形时内力称为扭矩，弯曲变形时的内力称为弯矩。 7、下图所示各杆件中受拉伸的杆件有 AB、BC、CD、AD ；受力压缩杆件有 BE 。
8、胡克定律的两种表达式为EA L N l ?=?和εσE =。E 称为材料的 弹性模量 。它是衡量材料抵抗 变形 能力的一个指标。E 的单位为MPa ，1 MPa=_106_______Pa 。 9、衡量材料强度的两个重要指标是 屈服极限 和 强化极限 。 10、通常工程材料丧失工作能力的情况是：塑性材料发生 屈服 现象， 脆性材料发生 强化 现象。 11、挤压面为平面时，计算挤压面积按 实际面积 计算；挤压面为半圆柱面的 投影 面积计算。 12、在园轴的抬肩或切槽等部位，常增设 圆弧过渡 结构，以减小应力集中。 13、扭转变形时，各纵向线同时倾斜了相同的角度；各横截面绕轴线转动了不同 的角度，相邻截面产生了 转动 ，并相互错动，发生了剪切变形，所以横截面上有 剪 应力。 14、因半径长度不变，故切应力方向必与半径 垂直 由于相邻截面的间距不 变，即园轴没有 伸长或缩短 发生，所以横截面上无 正 应力。 15、长度为l 、直径为d 的圆截面压杆，两端铰支，则柔度λ为 ，若压 杆属大柔度杆，材料弹性模量为E ，则临界应力σ cr 为______________。 二、 判断题：（每空1分，共计8分） 1、正应力是指垂直于杆件横截面的应力。正应力又可分为正值正应力和负值正 应力。 （ √） 2、构件的工作应力可以和其极限应力相等。 （ × ） 3、设计构件时，须在满足安全工作的前提下尽量节省材料的要求。 （ √ ） 4、挤压面的计算面积一定是实际积压的面积。 （ × ）
铜仁学院《材料力学》课程考试大纲 课程编码050316 课程性质专业基础课 教学对象土工程专业 学时学分72学时，4学分 考核方式闭卷 编写单位 编写人 审定人 编写时间2016年07月 一、课程考核目的 期末考试是每学期课程学习结束对相关知识点的综合测试，是检测教学大纲执行情况以及评估教学质量的一种有效手段，是获取教学反馈信息的主要来源和改进教学工作的重要依据；其目的是客观、公正、准确地检测和评估学生对材料力学基本原理的掌握情况，尤其是轴向压缩与拉伸、剪切、扭转、弯曲内力与应力、弯曲变形、强度理论、偏心受压（拉）等重要知识点的掌握情况。 二、教材与主要参考书 教材：刘鸿文编著，材料力学，高等教育出版社，2003年04月 教学参考书 [1] 孙训芳，等主编，材料力学，高等教育出版社，2009年04月. [2] 武建华编著，材料力学，高等教育出版社，2002年04月. 三、考试命题的原则 (一)命题标准 命题要求达到全国普通高等学院校同专业、同课程的本科生学业水平，突出应用型人才培养的基本要求，试题侧重于体现知识的运用。 (二)考试依据和范围 以铜仁学院应用水利水电工程专业《人才培养方案》和《材料力学》教学大纲为依据。 (三)题型 期终考试成绩由笔试考试（闭卷）与平时成绩组成，其中，笔试部分主要对课程涉及的基本概念、基本方法、基本标准等掌握情况进行考核，以选择题、填空题、计算题等题型为主，平时成绩有考勤、课堂表现成绩和作业完成情况等实际情况决定。 四、考核知识点与考核要求
（一）绪论 考试内容 轴向拉、压的概念；外力、内力、应力、应变、变形、位移等概念；拉（压）杆的内力、内力图；应力和强度计算、材料的拉、压力学性能、杆件的变形计算；简单的超静定问题。 考试要求 1.能熟练运用截面法计算杆件的轴力，正确绘制轴力图； 2.掌握杆件拉、压时的强度计算；掌握杆件的变形计算； 3.了解材料的基本力学性能以及试件拉、压破坏时的现象和原因； 4.掌握求解简单超静定问题的方法 （二）剪切 考试内容 剪切和挤压的概念，剪切和挤压的应力计算；剪切胡克定律、切应力互等定理 考试要求 1.了解剪切和挤压的概念，会计算简单的连接件的强度问题； 2.了解剪切胡克定理，掌握切应力计算公式； （三）扭转 考试内容 功率、转速与外力偶矩的关系；扭矩和扭矩图、应力和变形的计算、强度条件和刚度条件；弹簧的应力和变形计算；简单扭转超静定问题的计算；非圆截面杆扭转的应力和变形简介。 考试要求 1.掌握扭矩计算与扭矩图绘制； 2.能熟练地应用扭转强度条件及刚度条件进行轴的计算。 （四）弯曲内力 考试内容 平面弯曲的概念；梁的计算简图；剪力、弯矩，剪力方程，弯矩方程，剪力图，弯矩图；弯矩、剪力与分布载荷集度之间的关系及其应用。 考试要求 1. 理解并掌握剪力、弯矩的概念及计算。 2. 能熟练求出梁任意截面的剪力和弯矩； 3. 能正确写出剪力方程,弯矩方程；熟练运用弯矩、剪力与分布载荷集度之间的关系绘制剪力图和弯矩图。 （五）弯曲应力 考试内容 纯弯曲和横力弯曲的概念；中性层，中性轴，抗弯截面系数，惯性矩，弯曲正应力、
《热力学与传热学》综合复习题 一、判断说明下列说法是否正确，并说明理由。 1、某种理想气体经过一个不可逆循环后，其熵的变化值大于零。 2、功的数值仅仅取决于工质的初态和终态，与过程无关。 3、理想气体吸热后，温度一定升高。 4、牛顿冷却公式中的△t可以改为热力学温度之差△T。 5、工质进行膨胀时必须对工质加热。 6、在温度同为T1的热源和同为T2的冷源之间工作的一切不可逆循环，其热 效率必小于可逆循环。 7、工质的熵增就意味着工质经历一个吸热过程。 8、已知湿蒸汽的压力和温度，就可以确定其状态。 9、同一温度场中两条等温线可以相交。 二、简答题 1．有人将一碗热稀饭置于一盆凉水中进行冷却。为使稀饭凉的更快一些，你认为他应该搅拌碗中的稀饭还是盆中的凉水？为什么？ 2．对于高温圆筒壁来说，加保温层一定能降低对外散热量，对吗？为什么？ 3．在寒冷的北方地区，建房用砖采用实心砖还是多孔的空心砖好？为什么？ 4．同一物体内不同温度的等温线能够相交，对吗？为什么? 5、在某厂生产的测温元件说明书上，标明该元件的时间常数为1秒。从传热学角度，你认为此值可信吗？为什么？
三、计算题 1．一循环，工质从高温热源吸热3.4×106 kJ，输出功率1.1×106 kJ 。试计算该循环的热效率ηt。若循环是在温度分别为577 ℃和30 ℃的恒温热源间完成的，试计算该循环的热效率ηt与同温限下卡诺循环的热效率ηc之比。 2．可视为理想气体的空气在活塞中从1 bar、20℃经历一可逆绝热过程后，压力升为6bar。已知空气的比定压热容c p=1.0 kJ/(kg?K)，比定容热容c V=0.71 kJ/(kg?K)。试计算该过程终了时空气的温度，每千克空气所作的膨胀功。 3．有一直径为5cm初始温度为400℃的钢球，将其突然放到温度为30℃的空气中。设钢球表面与周围环境间的总换热系数为24 W/(m2?K)，试计算钢球冷却到180℃所需的时间。已知钢球的c=480 J/(kg?K)，ρ =7753 kg/m3，λ=33 W/(m?K)。 4．将氧气压送到容积为2m3的储气罐内，初始时表压力为0.3bar，终态时表压力为3bar，温度由t1=45℃升高到t2=80℃。试求压入的氧气质量。当地大气压为P b=760mmHg，氧气R g=260J/(kg?K)。 5．流体受迫地流过一根内直径为25 mm的直长管，实验测得管内壁面温度为120℃，流体平均温度为60 ℃，流体与管壁间的对流换热系数为350W/(m2?K)。试计算单位管长上流体与管壁间的换热量。 6．相距甚近而平行放置的两个面积相等的灰体表面，黑度各为0.6和0.5，温度各为700℃和350℃，试计算它们之间的辐射换热量。 7．一卡诺热机工作于500 ℃和200 ℃的两个恒温热源之间。已知该卡诺热机每秒中从高温热源吸收100 kJ，求该卡诺热机的热效率及输出功率。 8．在一根外直径为120mm的蒸汽管道外包一厚度为25mm的石棉保温层，保温层的导热系数为0.10 W/(m?K)。已知管子外表面温度为250℃，保温层外表面的温度为38℃，试求单位管长的热损失。 9．一定量的空气，经过下列四个可逆多变过程组成的循环。试求：（1）填充
《材料力学》考试题集 一、单选题 1.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 2.一直拉杆如图所示，在P 力作用下 。 (A) 横截面a上的轴力最大(B) 横截面b上的轴力最大 (C) 横截面c上的轴力最大(D) 三个截面上的轴力一样大 3.在杆件的某一截面上，各点的剪应力。 (A)大小一定相等(B)方向一定平行 (C)均作用在同一平面内(D)—定为零 4.在下列杆件中，图所示杆是轴向拉伸杆。 (A) (B) (C) (D) 5.图示拉杆承受轴向拉力P的作用，斜截面m-m的面积为A，则σ=P/A为。 (A)横截面上的正应力(B)斜截面上的剪应力 (C)斜截面上的正应力(D)斜截面上的应力 P
6. 解除外力后，消失的变形和遗留的变形 。 (A)分别称为弹性变形、塑性变形(B)通称为塑性变形 (C)分别称为塑性变形、弹性变形(D)通称为弹性变形 7.一圆截面轴向拉、压杆若其直径增加—倍，则抗拉。 (A)强度和刚度分别是原来的2倍、4倍(B)强度和刚度分别是原来的4倍、2倍 (C)强度和刚度均是原来的2倍(D)强度和刚度均是原来的4倍 8.图中接头处的挤压面积等于。 (A)ab (B)cb (C)lb (D)lc 9.微单元体的受力状态如下图所示，已知上下两面的剪应力为τ则左右侧面上的剪应力为。 (A)τ/2(B)τ(C)2τ(D)0 10.下图是矩形截面，则m—m线以上部分和以下部分对形心轴的两个静矩的。 (A)绝对值相等，正负号相同(B)绝对值相等，正负号不同 (C)绝对值不等，正负号相同(D)绝对值不等，正负号不同 11.平面弯曲变形的特征是。 (A)弯曲时横截面仍保持为平面(B)弯曲载荷均作用在同—平面内； (C)弯曲变形后的轴线是一条平面曲线 (D)弯曲变形后的轴线与载荷作用面同在—个平面内 12.图示悬臂梁的AC段上，各个截面上的。 P
力学与热学作业习题参考答案 第七章 7.1.3 某发动机飞轮在时间间隔t 内的角位移为 34at bt ct θ=+- (:rad,t :s).θ 球t 时刻的角速度和角加速度. [解 答] 34at bt ct θ=+- 23d a 3bt 4ct dt θ ω= =+- 2 d 6bt 12ct dt ωβ==- 7.1.7 飞机沿水平方向飞行，螺旋桨尖端所在半径为150cm ，发动机转速2000rev/min.（1）桨尖相对于飞机的线速率等于多少？（2）若飞机以250km/h 的速率飞行，计算桨尖相对于地面速度的大小，并定性说明桨尖的轨迹. [解 答] 取地球为基本参考系，飞机为运动参考系。 （1）研究桨头相对于运动参考系的运动： n R 1.5314.16(m /s) 30 πνω== ?=相 （2）研究桨头相对于基本参考系的运动： ,321.7(m /s) νννννν=+⊥∴==绝相牵相牵 绝 由于桨头同时参与两个运动：匀速直线运动和匀速圆周运
动。故桨头轨迹应是一个圆柱螺旋线。 7.2.2 在下面两种情况下求直圆锥体的总质量和质心位置.（1）圆锥体为均质；（2）密度为h 的函数: h (1),L ρρρ =-为正常数. [解 答] 建立如图坐标O-x,由对称轴分析知质心在x 轴上。 由 c dm dv dv dm dv dv x x x x ρρ=== ?????? 得： （1）L 2 c 2 (a /L)d 3L 14 a L 3 x x x ππ= = ? 质量 21 m v a L 3ρπρ == （2）L 200c 2 00 a h ()(1)d 4L L L(h=L ) h a 5(1)()d L L x x x x x x x ππρρπ??-==--??? 质量 22 000h a L m (1)()d a L L 4x x π ρπρπ=-?=? 7.3.5 一转动系统的转动惯量为2 I 8.0kg.m =，转速为41.9rad/s ω=，两制动闸瓦对轮的压力都为392N ，闸瓦与轮缘间的摩擦系数为 0.4μ=，轮半径为r 0.4m =，从开始制动到静止需要用多少时间？ [解 答] z z z M I β=∑ z 2z z M 15.68(rad /s ) I β∴= =-∑ x
材料力考试题及答案 一、填空题：（每空1分，共计38分） 1、变形固体的变形可分为：弹性变形和塑性变形。 2、构件安全工作的基本要求是：构件必须具有足够的强度、足够刚度 和足够稳定性。 3、杆件变形的基本形式有拉（压）变形、剪切变形、扭转变形 和弯曲变形。 4、吊车起吊重物时，钢丝绳的变形是拉伸变形；汽车行驶时，传动轴的变 形是扭转变形；教室中大梁的变形是弯曲变形；螺旋千斤顶中的螺杆受压杆受压变形。 5、图中σ——ε曲线上，对应p点的应力为比例极限，符号__σp__、对应y 点的应力称为屈服极限，符号_σs__、对应b点的应力称为强化极限符号_σb ___ __。 k 6、内力是外力作用引起的，不同的外力引起不同的内力，轴向拉、压变形时 的内力称为轴力。剪切变形时的内力称为剪力，扭转变形时内力称为扭矩，弯曲变形时的内力称为弯矩。 7、下图所示各杆件中受拉伸的杆件有 AB、BC、CD、AD ；受力压缩杆件有 BE 。
8、胡克定律的两种表达式为EA L N l ?=?和εσE =。E 称为材料的 弹性模量 。它是衡量材料抵抗 变形 能力的一个指标。E 的单位为MPa ，1 MPa=_106_______Pa 。 9、衡量材料强度的两个重要指标是 屈服极限 和 强化极限 。 10、通常工程材料丧失工作能力的情况是：塑性材料发生 屈服 现象， 脆性材料发生 强化 现象。 11、挤压面为平面时，计算挤压面积按 实际面积 计算；挤压面为半圆柱面的 投影 面积计算。 12、在园轴的抬肩或切槽等部位，常增设 圆弧过渡 结构，以减小应力集中。 13、扭转变形时，各纵向线同时倾斜了相同的角度；各横截面绕轴线转动了不同 的角度，相邻截面产生了 转动 ，并相互错动，发生了剪切变形，所以横截面上有 剪 应力。 14、因半径长度不变，故切应力方向必与半径 垂直 由于相邻截面的间距不 变，即园轴没有 伸长或缩短 发生，所以横截面上无 正 应力。 15、长度为l 、直径为d 的圆截面压杆，两端铰支，则柔度λ为 ，若压 杆属大柔度杆，材料弹性模量为E ，则临界应力σ cr 为______________。 二、 判断题：（每空1分，共计8分） 1、正应力是指垂直于杆件横截面的应力。正应力又可分为正值正应力和负值正 应力。 （ √） 2、构件的工作应力可以和其极限应力相等。 （ × ） 3、设计构件时，须在满足安全工作的前提下尽量节省材料的要求。 （ √ ） 4、挤压面的计算面积一定是实际积压的面积。 （ × ）
上海电机学院2012–2013学年第_2_学期 （）《材料力学》课程期末考试试卷 开课学院：机械学院考试时间 120 分钟A 卷 计算器■草稿纸■答题卡□考试形式:开卷□/闭卷■ 考生姓名：学号：班级： 题序 一 二 三 四 五 六 七 八 总分 得分 评卷人 一、选择题（共12分，每小题2分） 1.偏心拉伸（压缩）实质上是 B 的组合变形。 A ．两个平面弯曲； B ．轴向拉伸（压缩）与平面弯曲； C ．轴向拉伸（压缩）与剪切； D ．平面弯曲与扭转。 2. 一铸铁梁，截面最大弯矩为负，其合理截面应为C 。 A.工字形； B.“T ”字形； C.倒“T ”字形； D.“L ”形。 3. 材料不同的两根受扭圆轴，其直径和长度均相同，在扭矩相同的情况下，它们的最大剪应力之间和扭转角之间的关系有四种答案，正确的是 B 。 A. 21ττ=，21??= B. 21ττ=，21??≠ C. 21ττ≠，21??= D. 21ττ≠，21??≠ 4. 在图示受扭圆轴横截面上的切应力分布图中，正确的结果是 D 。
5. 图示矩形截面，Z 轴过形心C ，则该截面关于Z 、Z 1及Z 2轴的惯性矩关系为 B 。 A. 21Z Z Z I I I >> B. Z Z Z I I I >>12 C. 12Z Z Z I I I >> D. 21Z Z Z I I I >> 6.今有两种压杆，一为中长杆，另一为细长杆，在计算临界力时，如中长杆误用细长杆公式，而细长杆误用中长杆公式，其后果是 B 。 A. 两杆都安全B.两杆都不安全 C.中长杆不安全，细长杆安全 D. 中长杆安全，细长杆不安全 二、判断题（共8分，每小题1分。对"√"，错"×"） 1. 在材料力学中,根据构件的主要属性,应将其抽象为变形固体。 ( √) 2. 工程上某些受力的构件,如钢筋、链条及钢绳等,常常是通过发生一定的塑性变形或通过加工 硬化来提高其承载能力的。( √) 3. 传递一定功率的传动轴的转速越高，其横截面上所受的扭矩也就越大。(×) 4. 直径相同的两根实心轴，横截面上所受的扭矩也相等，当两轴的材料不同时，其单位长度扭 转角也不同。( √) 5. 在梁某一段内的各个横截面上，若剪力均为零，则该段内的弯矩必为常量。( √) 6. 对跨度远大于截面高度的梁，其剪力对弯曲变形的影响是可以忽略的。( √) 7. 若压杆的柔度值越大，则表明压杆的稳定性就越高。(×) 8. 在梁的弯矩为最大的截面处，梁的挠度一定是最大的。(×) 三、简答题（共20分，每小题5分） 1. 对于均匀材料，什么情况下用T 形截面梁是合理的？为什么？ 答：当材料的抗拉强度和抗压强度不相等时，如铸铁，采用T 形截面梁可使梁的最大拉应力和最大压应力同时接近许用应力，节约材料。
材料力学习题 第2章 2-1 试求出图示各杆Ⅰ—Ⅰ截面上的内力。 2-2图示矩形截面杆，横截面上正应力沿截面高度线性分布，截面顶边各点 处的正应力均为 MPa 100 max = σ ，底边各点处的正应力均为零。杆件横截面 上存在何种内力分量，并确定其大小（C点为截面形心）。 2-3 试指出图示各单元体表示哪种应力状态。 2-4 已知应力状态如图所示（应力单位为MPa），试用解析法计算图中指定截面的应力。
2-5 试作应力圆来确定习题2-4图中指定截面的应力。 2-6已知应力状态如图所示（应力单位为MPa ），试用解析法求：（1）主应力及主方向；（2）主切应力及主切平面；（3）最大切应力。 2-7 已知应力状态如习题2-6图所示，试作应力圆来确定：（1）主应力及主方向； （2）主切应力及主切平面；（3）最大切应力。 2-8已知构件内某点处的应力状态为两种应力状态的叠加结果，试求叠加后所得 应力状态的主应力、主切应力。 2-9图示双向拉应力状态， σ σσ==y x 。试证明任一斜截面上的正应力均等 于σ，而切应力为零。 2-10 已知K 点处为二向应力状态，过K 点两个截面上的应力如图所示（应力单位为MPa ）。试分别用解析法与图解法确定该点的主应力。 2-11 一点处的应力状态在两种坐标系中的表示方法分别如图 a)和b)所示。 试确定未知的应力分量 y y x xy ' ''σττ、、的大小与方向。
2-12 图示受力板件，试证明尖角A 处各截面的正应力与切应力均为零。 2-13 已知应力状态如图所示（单位为MPa ），试求其主应力及第一、第二、第三不变量321I I I 、、。 2-14 已知应力状态如图所示（单位为MPa ），试画三向应力圆，并求主应力、最大正应力与最大切应力。 第3章 3-1 已知某点的位移分量u = A ， v = Bx +Cy +Dz ， w = Ex 2+Fy 2+Gz 2+Ixy +Jyz +Kzx 。A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 、I 、J 、K 均为常数，求该点处的应变分量。 3-2 已知某点处于平面应变状态，试证明2 222,,Bxy y Ax y Bx Axy xy y x +===γεε（其中， B A 、为任意常数）可作为该点的三个应变分量。 3-3 平面应力状态的点O 处x ε=6×10-4 mm/m ，y ε=4×10 -4 mm/m ， xy γ=0；求:1)平面内以y x ' '、方向的线应变；2)以x '与 y '为两垂直线元的切应变；3）该平面内的最大切应变及其与x 轴 的夹角。 3-4 平面应力状态一点处的 x ε= 0，y ε= 0，xy γ=-1×10 -8 rad 。 试求:1）平面内以y x ' ' 、方向的线应 变；2)以x '与 y '为两垂直线元的切应 变；3）该平面内的最大切应变及其与 x 轴的夹角。 3-5 用图解法解习题3-3。 3-6 用图解法解习题3-4。 m/m ， y ε=2×10-8 m/m ， xy γ=1×10-8 3-7 某点处的 x ε=8×10-8 rad ；分别用图解法和解析法求该点xy 面内的：1）与x 轴夹角为45°方向的线应变和以45°方向为始边的直角的切应变；2）最大线应变的方向和线应变的值。 3-8 设在平面内一点周围任何方向上的线应变都相同，证明以此点为顶点的任意直角的切应变均为零。 3-9 试导出在xy 平面上的正方形微元面，在纯剪状态下切应变 xy γ与对角线方向
材料力学考试重点 一、问答题： 1．简述固体材料弹性变形和塑性变形的主要特点。 2. 试列出弹塑性力学中的理想弹塑性力学模型（又称弹性完全塑性模型）的应力与应 变表达式，并绘出应力应变曲线。 3. 试简述弹塑性力学理论中变形谐调方程（即：相容方程或变形连续方程）的物理意义。 4. 简述Tresea 屈服条件的基本观点和表达式，并画出其在π平面上的屈服轨迹。 5． 简述弹塑性力学的研究对象、分析问题解决题的根本思路和基本方法。 6、简述库伦剪切强度准则。 二、填空题： 1． 在表征确定一点应力状态时，只需该点应力状态的__________ 个独立的应力分量，它们分 别是______________________。（参照oxyz 直角坐标系）。 2． 在弹塑性力学应力理论中，联系应力分量与体力分量间关系的表达式叫________方程，它的 缩写式为___________。 3. 关于正交各向异性体、横观各向同性体和各向同性体，在它们各自的弹性本构方程中，独立 的弹性参数分别只有________个、________个和________个。 4. 判别固体材料在复杂应力状态作用下，是否产生屈服的常用屈服条件（或称屈服准则）分别 是______________和__________。 答案：1、 6 ； zx yz xy z y x τττσσσ、、、、、 ； 2． 平衡微分方程 ； 0=+'i j j i F σ ； 3、 9、 5、 2 ； 4、 Tresca 屈服条件 ，Mises 屈服条件 ； 三、单项选择题 1 以下________表示一个二阶张量。 A. j ij l σ; B. jj ii b A ; C. kk ij B A ; D. ij ij εσ; 2 受力物体内一点处于空间应力状态（根据oxyz 坐标系），一般确定一点应力状态需______ 独立的应力分量。
第一章 脆性材料的断裂强度等于甚至低于弹性极限，因而断裂前不发生塑性形变。脆性材料的抗拉断裂强度低，但抗压断裂强度高。 强度：材料对塑性变形和断裂的抗力 塑性：材料在断裂前发生的不可逆的变形量的多少 韧性：断裂前单位体积材料所吸收的变形和断裂能。即外力所做的功。 泊松比 比例极限（16）弹性极限（17表征材料对极微量塑性变形的抗力）屈服强度抗拉强度延伸率断面收缩率P7 真应力S——真应变?曲线P8 单位体积材料在断裂前所吸收的能量，也就是外力使材料断裂所做的功，称为金属的韧度或断裂应变能密度Ut，它可能包含三部分能量，即弹性变形能、塑性变形能和断裂能。 第二章 零构建的刚度取决于两个因素：构件的几何和材料的刚度。表征材料刚度的力学性能指标是弹性模量。在加工过程中，应当提高材料的塑性，降低塑性变形抗力——弹性极限和屈服强度。 金属变形的微观解释P12 弹性模量表明了材料对弹性变形的抗力，代表了材料的刚度。 影响弹性模量的内部因素有纯金属的弹性模量、合金元素与第二相的影响，外部因素有温度、加载速率和冷变形影响p14 总之，弹性模量是最稳定的力学性能参数，对合金成分和组织的变化不敏感。 单晶体金属的弹性模量，其值在不同的结晶学方向上是不同的，也表现出各向异性。在原子间距较小的结晶学方向上，弹性模量的数值较高，反之较小。 弹性比功：弹性应变能密度，指金属材料吸收变形功而又不发生永久变形的能力，是在开始塑性变形前单位体积金属所能吸收的最大弹性变形功，韧度指标。P17 金属塑性变形方式为滑移和孪生，临界切分应力p21 滑移面和滑移方向常常是金属晶体中原子排列最密的晶面和晶向。金属浸提中的滑移系越多，其塑性可能越好。 实用金属材料的塑性变形特点择优取向形变织构（p22）: 1 各晶粒塑性变形的非同时性和不均一性 2 各晶粒塑性变形的相互制约性与协调性 屈服效应、时效效应p23 提高屈服强度的途径： 1 纯金属
中考《物理力学与热学综合计算题》专题 1、2005年12月起，我市开始推广使用乙醇汽油。乙醇汽油是由乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的能源。乙醇汽油能有效改善油品的性能和质量。它不影响汽车的行驶性能，还减少有害气体的排放量。乙醇汽油的推广及使用，可以缓解因石油资源短缺而造成的经济压力，乙醇汽油作为一种新型清洁燃料，是目前世界上可再生能源的发展重点。 东湖风景秀丽，水面开阔，乘坐快艇是许多游客积极参与体验的水上娱乐项目。为了保护环境，东湖风景区管委会改用乙醇汽油作为快艇的燃料。下表为某种快艇的部分技术参数： （ ①；②． （２）为保证安全，快艇上乘客的质量之和不得超过 kg． （３）已知该快艇使用的乙醇汽油热值约为4.6×107J/kg，密度约为0.7×103 kg /ｍ3，它在水中匀速航行时所受的阻力ｆ＝1400N,若发动机的效率为25%，则该快艇匀速行驶46 kｍ耗油多少L？ 2、汽车在行驶中，由于路况和车速的不同，发动机的实际功率也不同，通常行驶时，实际功率要小于它的最大功率。某型号轿车的有关数据如下表。 （某标号汽油的热值约为4.5×107J/kg，密度约为07×103kg/m3）求： （l）若轿车以100km/h的速度匀速行驶lh，则轿车消耗了多少千克的汽油？ （2）若轿车发动机的效率是30％，当轿车以100km/h的速度匀速行驶时，发动机的实际功率是多少瓦特？ 3、汽车是我们熟悉的交通工具，它给我们的生活提供了便利，促进了社会经济的发展。某型号四轮汽车质量为1.6×103Kg，每个轮子与地面的接触面积为0.02m2，当它以60Km/h的速度在平直路面上匀速行驶时，受到的阻力为600N，每行驶100Km消耗汽油量为8L。完全燃烧1L汽油释放的能量为3.7×107J(取g=10N/Kg)。求： (1)汽车静止时对路面的压强。 (2)汽车以60Km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率。 (3) 汽车以60Km/h的速度匀速行驶时，汽车的效率。 (4)汽车有很多用途，但也带来很多不利影响，请列举一例，并就如何减小该不利影响提出一条合理化建议。 4、已知某型号的载重车在一段平直的高速公路上匀速行驶10.08km，所用时间是8min，消耗燃油3L（假设燃油完全燃烧），汽车发动机在这段时间内的功率为63kW。若燃油的密度是0.8×103kg/m3，热值为3.15×107J/kg，
材料力学题库及答案
材料力学题库及答案 【篇一：很经典的几套材料力学试题及答案】 若真不及格，努力下次过。 命题负责人：教研室主任： 【篇二：大学期末考试材料力学试题及答案】 1、拉杆伸长后，横向会缩短，这是因为杆有横向应力的存在。() 2、圆截面杆件受扭时，横截面上的最大切应力发生在横截面离圆心最远处。() 3、两梁的跨度、承受载荷及支承相同，但材料和横截面面积不同，因而两梁的剪力图和弯矩图不一定相同。() 4、交变应力是指构件内的应力，它随时间作周期性变化，而作用在构件上的载荷可能是动载荷，也可能是静载荷。() 5、弹性体的应变能与加载次序无关，只与载荷的最终值有关。（） 6、单元体上最大切应力作用面上必无正应力。() 7、平行移轴公式表示图形对任意两个相互平行轴的惯性矩和惯性积之间的关系。（）8、动载荷作用下，构件内的动应力与材料的弹性模量有关。() 9、构件由突加载荷所引起的应力，是由相应的静载荷所引起应力的两倍。() 10、包围一个点一定有一个单元体，该单元体各个面上只有正应力而无切应力。() 二、选择题（每个2分，本题满分16分） f 1．应用拉压正应力公式??n的条件是（）。
aa、应力小于比例极限；b、外力的合力沿杆轴线；c、应力小于弹性极限；d、应力小于屈服极限。 (a)(b) 2．梁拟用图示两种方式搁置，则两种情况下的最大弯曲正应力之比?m（）。axmax 为 a、1/4； b、1/16； c、1/64；d (a) (b) 3、关于弹性体受力后某一方向的应力与应变关系有如下论述：正确的是 a、有应力一定有应变，有应变不一定有应力； b、有应力不一定有应变，有应变不一定有应力； c、有应力不一定有应变，有应变一定有应力； d、有应力一定有应变，有应变一定有应力。 4、火车运动时，其轮轴横截面边缘上危险点的应力有四种说法，正确的是。a：脉动循环应力：b：非对称的循环应力；c：不变的弯曲应力；d：对称循环应力 5、如图所示的铸铁制悬臂梁受集中力f作用，其合理的截面形状应为图（b） 6、对钢制圆轴作扭转校核时，发现强度和刚度均比规定的要求低了20%，若安全因数不变，改用屈服极限提高了30%的钢材，则圆轴的（c ）a、强度、刚度均足够；b、强度不够，刚度足够；c、强度足够，刚度不够；d、强度、刚度均不够。 7、图示拉杆的外表面上有一斜线，当拉杆变形时，斜线将d。a：平动；b：转动c：不动；d：平动加转动 8、按照第三强度理论，比较图中两个应力状态的相的是（a ）。（图中应力单位为mpa）a、两者相同；b、（a）大；b、c、（b）大； d、无法判断一、判断：
一、回答下列各题（共4题，每题4分，共16分） 1、已知低碳钢拉伸试件，标距mm l 1000=，直径mm d 10=，拉断后标距的长度变为mm l 1251=，断口处的直 径为mm d 0.61 =，试计算其延伸率和断面收缩率。 答：延伸率%25%100100 100 125%100001=?-=?-= l l l δ 断面收缩率%64%100))(1(%100211=?-=?-= d d A A A δ 2、试画出图示截面弯曲中心的位置。 3、梁弯曲剪应力的计算公式z z QS = τ，若要计算图示矩形截面A 点的剪应力，试计算z S 。 232 3 )84(41bh h h hb S z =+= 4、试定性画出图示截面截面核心的形状（不用计算）。 二、绘制该梁的剪力、弯矩图。（15分） 矩形 圆形 矩形截面中间 挖掉圆形 圆形截面中间 挖掉正方形 4
三、图示木梁的右端由钢拉杆支承。已知梁的横截面为边长等于0.20m 的正方形,q=4OKN/m,弹性模量 E 1＝10GPa ；钢拉杆的横截面面积A 2＝250mm 2 ,弹性模量E 2=210GPa 。试求拉杆的伸长l ?及梁中点沿铅垂方向的位移?。（14分） 解：杆受到的拉力kN q F N 402 2== m EA l F l N 00228.010 25010210310406 93=?????==?- 梁中点的挠度： m I E ql A E l F w l N c 00739.012 2 .0101038421040500114.0384521214 94 314122=? ?????+ =+=+?=?四、砖砌烟窗高m h 30=，底截面m m -的外径m d 31=，内径m d 22=，自重kN P 20001=，受 m kN q /1=的风力作用。试求：（1）烟窗底截面m m -的最大压应力；（2）若烟窗的基础埋深m h 40=， 基础及填土自重按kN P 10002=计算，土壤的许用压应力MPa 3.0][=σ，圆形基础的直径D 应为多大？（20分） 注：计算风力时，可略去烟窗直径的变化，把它看成是等截面的。 F s M m kN q /20=kN 20m kN ?160A B C m 10m 2112kN 88kN 20kN 5.6m 40kNm 150.3kNm 160kNm
中考《物理力学与热学综合计算题》专题复习学案 一、复习目标： 1、理解并熟记力学、热学中的计算公式 2、能够准确的从图表中找出计算相关问题的有用信息 3、利用题目中的已知条件选用适当的公式，准确、规范的求出所要求解的物理量 二、典型例题解析 例： 2005年12月起，我市开始推广使用乙醇汽油。乙醇汽油是由乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的能源。乙醇汽油能有效改善油品的性能和质量。它不影响汽车的行驶性能，还减少有害气体的排放量。乙醇汽油的推广及使用，可以缓解因石油资源短缺而造成的经济压力，乙醇汽油作为一种新型清洁燃料，是目前世界上可再生能源的发展重点。 东湖风景秀丽，水面开阔，乘坐快艇是许多游客积极参与体验的水上娱乐项目。为了保护限载6人排水量 油箱容积40L快艇自身质量1000kg （1）请写出使用乙醇汽油的两点好处 ①； ②． （２）为保证安全，快艇上乘客的质量之和不得超过 kg． （３）已知该快艇使用的乙醇汽油热值约为×107J/kg，密度约为×103 kg /ｍ3，它在水中匀速航行时所受的阻力ｆ＝1400N,若发动机的效率为25%，则该快艇匀速行驶46 kｍ耗油多少L 出现的问题反思：解题方法总结： 针对性练习: 1、汽车在行驶中，由于路况和车速的不同，发动机的实际功率也不同，通常行驶时，实际功率要小于它的最大功率。某型号轿车的有关数据如下表。 （某标号汽油的热值约为×107J/kg，密度约为07×103kg/m3） 求：（l）若轿车以100km/h的速度匀速行驶lh，则轿车消耗了多少千克的汽油 （2）若轿车发动机的效率是30％，当轿车以100km/h的速度匀速行驶时，发动机的实际功率是多少瓦特
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轴各基本变形的力图。③用第三强度理论设计轴AB的直径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__________、__________、__________和 __________。 4.材料力学中，对变形固体做了__________、__________、__________、 __________四个基本假设。
力学与热学综合计算题 1、2005年12月起，我市开始推广使用乙醇汽油。乙醇汽油是由乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的能源。乙醇汽油能有效改善油品的性能和质量。它不影响汽车的行驶性能，还减少有害气体的排放量。乙醇汽油的推广及使用，可以缓解因石油资源短缺而造成的经济压力，乙醇汽油作为一种新型清洁燃料，是目前世界上可再生能源的发展重点。 东湖风景秀丽，水面开阔，乘坐快艇是许多游客积极参与体验的水上娱乐项目。为了保护环境，东湖风景区管委会改用乙醇汽油作为快艇的燃料。下表为某种快艇的部分技术参数： （① ；② ． （２）为保证安全，快艇上乘客的质量之和不得超过 kg ． （３）已知该快艇使用的乙醇汽油热值约为4.6×107J/kg ，密度约为0.7×103 kg /ｍ3 ，它在水中匀速航行时所受的阻力ｆ＝1400N,若发动机的效率为25%，则该快艇匀速行驶46 k ｍ耗油多少L ？ 2、汽车在行驶中，由于路况和车速的不同，发动机的实际功率也不同，通常行驶时，实际功率要小于它的最大功率。某型号轿车的有关数据如下表。 （某标号汽油的热值约为4.5×107J/kg ，密度约为07×103kg/m 3 ）求： （l ）若轿车以100km/h 的速度匀速行驶lh ，则轿车消耗了多少千克的汽油？ （2）若轿车发动机的效率是30％，当轿车以100km/h 的速度匀速行驶时，发动机的实际功率是多少瓦特？ 3、汽车是我们熟悉的交通工具，它给我们的生活提供了便利，促进了社会经济的发展。某型号四轮汽车质量为1.6×103Kg ，每个轮子与地面的接触面积为0.02m 2，当它以60Km/h 的速度在平直路面上匀速行驶时，受到的阻力为600N ，每行驶100Km 消耗汽油量为8L 。完全燃烧1L 汽油释放的能量为3.7×107J(取g=10N/Kg)。求： (1)汽车静止时对路面的压强。 (2)汽车以60Km/h 的速度匀速行驶时，牵引力的功率。 (3) 汽车以60Km/h 的速度匀速行驶时，汽车的效率。 (4)汽车有很多用途，但也带来很多不利影响，请列举一例，并就如何减小该不利影响提出一条合理化建议。 4、已知某型号的载重车在一段平直的高速公路上匀速行驶10.08km ，所用时间是8min ，消耗燃油3L （假设燃油完全燃烧），汽车发动机在这段时间内的功率为63kW 。若燃油的密度是0.8×103kg /m 3，热值为3.15×107J /kg ，求： （1）汽车行驶速度是多少？ （2）汽车行驶过程的牵引力是多大？ （3）汽车发动机的效率是多少？ 5、电动车因为具有轻便、快捷和环保等优点备受大家喜爱，下表是某型号电动自行车的相关数据。若骑车人的质量是60kg ，在10min 内连续行驶3km ，根据相关信息求： （1）在行驶过程中，车对地面的压强是多大（g 取10N/kg ）。 （2）该电动自行车在10min 内克服阻力所做的功。 （3）电动机所做的功。