工程力學(xué)考試題目

1、 哪些是二力構(gòu)件哪些是二力構(gòu)件(設(shè)所有接觸處均為光滑，未畫(huà)出重力的設(shè)所有接觸處均為光滑，未畫(huà)出重力的 物體，都不計(jì)自重物體，都不計(jì)自重)。并說(shuō)明什么是二力構(gòu)件？。并說(shuō)明什么是二力構(gòu)件？ 如下圖所示，將作用于剛體上如下圖所示，將作用于剛體上A點(diǎn)的力點(diǎn)的力F移到移到B點(diǎn)，點(diǎn)， 該力對(duì)剛體的作用效應(yīng)是否相同？為什么？該力對(duì)剛體的作用效應(yīng)是否相同？為什么？ 畫(huà)受力圖畫(huà)受力圖 匯交力系平衡方程：匯交力系平衡方程： 0 0 y x F F 滑輪滑輪圖示簡(jiǎn)易起重機(jī)用鋼絲繩吊起重力圖示簡(jiǎn)易起重機(jī)用鋼絲繩吊起重力G=4kN的重物，的重物， 不計(jì)桿件自重、摩擦及大小不計(jì)桿件自重、摩擦及大小 A，B，C三處簡(jiǎn)化為鉸

2、鏈連接；三處簡(jiǎn)化為鉸鏈連接； 求求AB和和AC所受的力所受的力 0)( 0 0 F o y x M F F 任意力系平衡方程：任意力系平衡方程： 試計(jì)算圖示支架中試計(jì)算圖示支架中A A、C C 處的約束反力。已知處的約束反力。已知G=10kN, , 不計(jì)桿的自不計(jì)桿的自 重力重力。 軸向拉伸和壓縮桿件的軸向拉伸和壓縮桿件的受力特點(diǎn)受力特點(diǎn)是：是： -作用在桿件上力的作用線與桿件軸線重合；作用在桿件上力的作用線與桿件軸線重合； 軸向拉伸和壓縮的軸向拉伸和壓縮的變形特點(diǎn)變形特點(diǎn)是：是： -沿桿件軸線方向伸長(zhǎng)或縮短沿桿件軸線方向伸長(zhǎng)或縮短 軸向拉伸和壓縮的內(nèi)力軸向拉伸和壓縮的內(nèi)力-。 軸向拉壓時(shí)橫截

3、面上的正應(yīng)力計(jì)算公式為：軸向拉壓時(shí)橫截面上的正應(yīng)力計(jì)算公式為： FN為橫截面上的軸力，為橫截面上的軸力，A為橫截面積為橫截面積 -拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)。拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)。 A FN 軸向拉壓橫截面上的內(nèi)力是軸向拉壓橫截面上的內(nèi)力是均勻分布均勻分布的的 軸向拉壓時(shí)橫截面上的是軸向拉壓時(shí)橫截面上的是正應(yīng)力正應(yīng)力 強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件 max max A FN 用繩索吊起重物如圖所示。已知用繩索吊起重物如圖所示。已知F=20kN，繩索橫，繩索橫 截面面積截面面積A=12.6cm2，許用應(yīng)力，許用應(yīng)力=10MPa。試校。試校 核核=60情況下繩索的強(qiáng)度。情況下繩索的強(qiáng)度。 起重機(jī)吊鉤的上端用螺母固

4、定起重機(jī)吊鉤的上端用螺母固定(如圖如圖)。若吊鉤螺栓。若吊鉤螺栓 部分的內(nèi)徑部分的內(nèi)徑d=40mm，拉力，拉力F=50KN，材料許用應(yīng)力，材料許用應(yīng)力 80MPa，試校核螺栓部分的強(qiáng)度。，試校核螺栓部分的強(qiáng)度。 氣動(dòng)夾具如圖所示，已知?dú)飧變?nèi)徑氣動(dòng)夾具如圖所示，已知?dú)飧變?nèi)徑D=140mm, 缸內(nèi)氣壓缸內(nèi)氣壓p=0.8MPa，活塞材料的，活塞材料的=80MPa，試，試 設(shè)計(jì)活塞桿的直徑。設(shè)計(jì)活塞桿的直徑。 某懸臂吊車(chē)如圖所示。最大起重荷載某懸臂吊車(chē)如圖所示。最大起重荷載G=62.8kN， 桿桿BC為為Q235A圓鋼，許用應(yīng)力圓鋼，許用應(yīng)力=100MPa。試按。試按 圖示位置設(shè)計(jì)圖示位置設(shè)計(jì)BC桿的

5、直徑桿的直徑d。 30 -胡克定律胡克定律 當(dāng)桿件橫截面上的應(yīng)力不超過(guò)某一限度時(shí)，當(dāng)桿件橫截面上的應(yīng)力不超過(guò)某一限度時(shí)， 桿的縱向絕對(duì)變形桿的縱向絕對(duì)變形l 與軸力與軸力FN、桿長(zhǎng)、桿長(zhǎng)l 成正成正 比，而與橫截面積比，而與橫截面積A成反比。成反比。 EA lF l N E為材料的彈性模量為材料的彈性模量 絕對(duì)變形絕對(duì)變形 EA稱(chēng)為桿的抗拉稱(chēng)為桿的抗拉(壓壓)剛度剛度。 應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系 E -胡克定律的另一形式。胡克定律的另一形式。 當(dāng)桿件橫截面上的應(yīng)力不超過(guò)某一限度時(shí)，當(dāng)桿件橫截面上的應(yīng)力不超過(guò)某一限度時(shí)， 應(yīng)力與應(yīng)變成正比。應(yīng)力與應(yīng)變成正比。 低碳鋼的拉伸時(shí)的力學(xué)性能低碳

6、鋼的拉伸時(shí)的力學(xué)性能 彈性模量彈性模量 E 比例極限比例極限p p 彈性極限彈性極限e e 屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度s s 強(qiáng)度極限強(qiáng)度極限b b 伸長(zhǎng)率伸長(zhǎng)率 斷面收縮率斷面收縮率 其它材料拉伸時(shí)的力學(xué)性能其它材料拉伸時(shí)的力學(xué)性能 其它材料的其它材料的-曲線曲線 圖中：錳鋼、硬鋁圖中：錳鋼、硬鋁 和退火球墨鑄鐵均無(wú)和退火球墨鑄鐵均無(wú) 明顯的屈服階段。明顯的屈服階段。 低碳鋼低碳鋼鑄鐵鑄鐵 思考題：思考題： 現(xiàn)有低碳鋼和鑄鐵兩種材料，若桿現(xiàn)有低碳鋼和鑄鐵兩種材料，若桿2選用選用 低碳鋼，桿低碳鋼，桿1選用鑄鐵，你認(rèn)為合理嗎？選用鑄鐵，你認(rèn)為合理嗎？ ？?jī)筛煌牧系闹睏U，其橫截面積和長(zhǎng)度均相等，兩根不

7、同材料的直桿，其橫截面積和長(zhǎng)度均相等， 在相同軸向拉力的作用下，它們的內(nèi)力是否相等在相同軸向拉力的作用下，它們的內(nèi)力是否相等?應(yīng)應(yīng) 力是否相等力是否相等?變形是否相等？為什么？變形是否相等？為什么？ 剪切的受力特點(diǎn)：剪切的受力特點(diǎn)： -大小相等、方向相反、作用線平行且相距大小相等、方向相反、作用線平行且相距 很近很近 剪切的變形特點(diǎn)：剪切的變形特點(diǎn)： -介于兩作用力間的橫截面發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)介于兩作用力間的橫截面發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng) 聯(lián)接件在發(fā)生剪切變形的同時(shí)，在傳遞聯(lián)接件在發(fā)生剪切變形的同時(shí)，在傳遞 力的接觸面上會(huì)發(fā)生擠壓。力的接觸面上會(huì)發(fā)生擠壓。 剪切的內(nèi)力？剪切的內(nèi)力？ 內(nèi)力內(nèi)力-剪力剪力FQ 剪切

8、的應(yīng)力？剪切的應(yīng)力？ 剪切變形時(shí)橫截面上的應(yīng)力剪切變形時(shí)橫截面上的應(yīng)力-切應(yīng)力切應(yīng)力 A F Q FS-剪力剪力 A-剪切面積剪切面積 A F Q 擠壓強(qiáng)度條件為：擠壓強(qiáng)度條件為： jy jy jy A F jy 擠壓面為平面擠壓面為平面-實(shí)際擠壓面積實(shí)際擠壓面積 擠壓面為圓柱面擠壓面為圓柱面-半圓柱的正投影面積半圓柱的正投影面積 剪切強(qiáng)度計(jì)算公式 能解決工程中那些問(wèn)題？ 兩塊鋼板用螺栓連接兩塊鋼板用螺栓連接(如圖所示如圖所示)，每塊厚，每塊厚t=10mm， 螺栓直徑螺栓直徑d=16mm，許用剪應(yīng)力，許用剪應(yīng)力=60MPa，許用擠，許用擠 壓應(yīng)力壓應(yīng)力jy=100MPa，試計(jì)算許可載荷，試計(jì)算

9、許可載荷F。 兩塊厚度兩塊厚度6mm的鋼板用的鋼板用3個(gè)鉚釘連接，如圖所個(gè)鉚釘連接，如圖所 示。若載荷示。若載荷F40kN，許用剪應(yīng)力，許用剪應(yīng)力 =100MPa， 許用擠壓應(yīng)力許用擠壓應(yīng)力jy=280MPa，求鉚釘直徑，求鉚釘直徑 木榫接頭如圖所示，木榫接頭如圖所示，a = b =12cm，h=35cm， c=4.5cm，P=40KN，木桿的許用剪應(yīng)力，木桿的許用剪應(yīng)力= 1.5MPa，許用擠壓應(yīng)力，許用擠壓應(yīng)力jy=12Mpa，試校核接頭，試校核接頭 的強(qiáng)度。的強(qiáng)度。 在垂直于桿軸線的平面內(nèi)，作用著一對(duì)在垂直于桿軸線的平面內(nèi)，作用著一對(duì) 大小相等、轉(zhuǎn)向相反的力偶。大小相等、轉(zhuǎn)向相反的力偶。

10、 桿件的各橫截面繞軸線發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。桿件的各橫截面繞軸線發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 扭矩的正負(fù)號(hào)規(guī)定：扭矩的正負(fù)號(hào)規(guī)定： 扭轉(zhuǎn)變形的內(nèi)力扭轉(zhuǎn)變形的內(nèi)力-扭矩扭矩 Mn 傳動(dòng)軸承受外力偶作用，試畫(huà)出扭矩圖。傳動(dòng)軸承受外力偶作用，試畫(huà)出扭矩圖。 畫(huà)扭矩圖畫(huà)扭矩圖 圖示的兩個(gè)軸，哪一種輪的布置對(duì)提高軸的圖示的兩個(gè)軸，哪一種輪的布置對(duì)提高軸的 承載能力有利，為什么？承載能力有利，為什么？ 橫截面上的應(yīng)力橫截面上的應(yīng)力-切應(yīng)力切應(yīng)力 p n I M Mn橫截面上的扭矩橫截面上的扭矩 應(yīng)力點(diǎn)到圓心距離應(yīng)力點(diǎn)到圓心距離 I 橫截面對(duì)圓心的極慣性矩 橫截面對(duì)圓心的極慣性矩(m(m4 4) ) 切應(yīng)力的分布？切應(yīng)力的分布？

11、 橫截面上最大應(yīng)力計(jì)算橫截面上最大應(yīng)力計(jì)算 p W M max Wp-為扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)為扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)(m3) 3 3 2 . 0 16 D D Wn 強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件： p W Tmax max 外力偶距的計(jì)算外力偶距的計(jì)算 n P M e 9550 Me-外力偶距外力偶距(N.m) P-軸傳遞的功率軸傳遞的功率(kW) n-軸的轉(zhuǎn)速軸的轉(zhuǎn)速(r/min) 1.一圓軸的直徑一圓軸的直徑d=60mm，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速n=300r/min，軸材，軸材 料的許用切應(yīng)力料的許用切應(yīng)力=240Mpa，求軸所能傳遞的功率。，求軸所能傳遞的功率。 . 2.機(jī)器傳動(dòng)軸的直徑機(jī)器傳動(dòng)軸的直徑D=80mm ，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速

12、n=200r/min ， 傳遞的最大功率為傳遞的最大功率為 ，材料的，材料的=50MPa ，校核該軸，校核該軸 的強(qiáng)度的強(qiáng)度 3.如下圖所示轉(zhuǎn)軸，其功率由如下圖所示轉(zhuǎn)軸，其功率由B輪輸入，輪輸入，A、C輪輸輪輸 出。已知出。已知 ， ，軸的許用剪應(yīng)力，軸的許用剪應(yīng)力 為為 ，轉(zhuǎn)速為，轉(zhuǎn)速為 。試設(shè)計(jì)軸的直。試設(shè)計(jì)軸的直 徑。徑。 kWpA60kWpC20 MPa40 min955rn 受力特點(diǎn)受力特點(diǎn)-在通過(guò)桿軸線的面內(nèi)，受在通過(guò)桿軸線的面內(nèi)，受 到力偶或垂直于軸線的外力作用。到力偶或垂直于軸線的外力作用。 變形特點(diǎn)變形特點(diǎn)-桿的軸線被彎成一條曲線。桿的軸線被彎成一條曲線。 -在外力作用產(chǎn)生彎

13、曲變形的桿件，在外力作用產(chǎn)生彎曲變形的桿件， 稱(chēng)為稱(chēng)為梁梁。 剪力和彎矩的正負(fù)號(hào)規(guī)定：剪力和彎矩的正負(fù)號(hào)規(guī)定： 左上右下左上右下 為正為正 左順右逆左順右逆 為正為正 F L 純彎曲橫截面上只有純彎曲橫截面上只有正應(yīng)力正應(yīng)力。 最大正應(yīng)力計(jì)算？最大正應(yīng)力計(jì)算？ z W為彎曲截面系數(shù)為彎曲截面系數(shù) z W M max 矩形截面：矩形截面： 6 2 bh Wz 彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件 z W M max max 一吊車(chē)梁由一吊車(chē)梁由32B工字（工字（Wz=726cm3）鋼制成，梁）鋼制成，梁 跨度跨度l=10m，梁材料的許用應(yīng)力，梁材料的許用應(yīng)力 =140Mpa，電葫，電葫 蘆自重蘆自重G=15 kN，梁自重不計(jì)，求該梁能夠承擔(dān)的，梁自重不計(jì)，求該梁能夠承擔(dān)的 起重量起重量Q。 由由20b（Wz=250cm3）工字鋼制成的外伸梁，）工字鋼制成的外伸梁， 在外伸端在外伸端C處作用集中力處作用集中力F，F(xiàn)=25 kN，已知，已知 =160MPa，尺寸如圖所示，校核梁的強(qiáng)度。，尺寸如圖所示，校核梁的強(qiáng)度。 一橋式行車(chē)如圖所示，粱為一橋式行車(chē)如圖所示，粱為NO.28b工字鋼，工字鋼， 其彎曲截面系數(shù)其彎曲截面系數(shù)WZ=534cm3，電動(dòng)葫蘆和起重量總重，電動(dòng)葫蘆和起重量總重F=30kN， l=6m，材料的