工程力學(xué)期末復(fù)習(xí)題及答案

1、工程力學(xué)期末復(fù)習(xí)題 1 選擇題： (1) 下面哪一選項(xiàng)是材料的剛度指標(biāo)？A A 彈性模量E； B 屈服極限s； C 強(qiáng)度極限b； D 斷后伸長(zhǎng)率(延伸率)。 (2) 下面哪一選項(xiàng)是材料的塑性指標(biāo)？D A 彈性模量E； B 屈服極限s； C 強(qiáng)度極限b； D 斷后伸長(zhǎng)率(延伸率)。 (3) 在鑄鐵壓縮試驗(yàn)中，破壞后的鑄鐵試樣斷口平滑呈韌性，與軸線近似成45°。破壞前，該斷口所在斜截面的應(yīng)力有何特點(diǎn)？C A 拉應(yīng)力最大； B 拉應(yīng)力最??； C 剪應(yīng)力最大； D 剪應(yīng)力最小。 (4) 在鑄鐵扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)中，鑄鐵斷口的形態(tài)是什么樣的？D A 斷口平齊、與軸線垂直； B 斷口平齊、與軸線近似成45

2、°； C 斷口呈螺旋面、與軸線垂直； D 斷口呈螺旋面、與軸線近似成45°。 (5) 根據(jù)鑄鐵試件扭轉(zhuǎn)破壞斷口可以推斷，鑄鐵的扭轉(zhuǎn)破壞和什么因素有很大的關(guān)系？ A A 最大拉應(yīng)力； B 最小拉應(yīng)力； C 最大剪應(yīng)力； D 最小剪應(yīng)力。 (6) 電阻應(yīng)變片（簡(jiǎn)稱電阻片或應(yīng)變片）應(yīng)用廣泛，它是利用什么原理實(shí)現(xiàn)電測(cè)的？C A 壓電； B 光的衍射； C 金屬絲的電阻隨機(jī)械變形而發(fā)生變化； D 當(dāng)軸向壓力達(dá)到某一臨界值時(shí)，壓桿失穩(wěn)。 (7) 沖擊韌性的物理意義是A。 A 試樣斷裂過(guò)程中斷面單位面積吸收的能量； B 試樣斷裂過(guò)程中斷面吸收的能量； C 試樣在沖擊過(guò)程中受到的最大沖擊力

3、； D 試樣在沖擊過(guò)程中產(chǎn)生的最大變形。 (8) 矩形截面梁在截面B處沿鉛垂對(duì)稱軸和水平對(duì)稱軸方向上分別作用有PF，如圖所示。關(guān)于最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力發(fā)生在危險(xiǎn)截面A的哪些點(diǎn)上，有4種答案，請(qǐng)判斷 D是正確的。 A ?max?發(fā)生在a點(diǎn)，?max?發(fā)生在b點(diǎn)； B ?max?發(fā)生在c點(diǎn)，?max?發(fā)生在d點(diǎn)； C ?max?發(fā)生在b點(diǎn)，?max?發(fā)生在a點(diǎn)； D ?max?發(fā)生在d點(diǎn)，?max?發(fā)生在b點(diǎn)。 (9) 構(gòu)件中危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)如圖所示。構(gòu)件為鋼制：x?=45MPa，y?=135MPa，z?=0，xy?=0，許用應(yīng)力?=160MPa。則下面關(guān)于構(gòu)件強(qiáng)度的說(shuō)法中正確的是C。 A 選用

4、第一強(qiáng)度理論，構(gòu)件滿足強(qiáng)度要求； B 選用第一強(qiáng)度理論，構(gòu)件不滿足強(qiáng)度要求； C 選用第三強(qiáng)度理論，構(gòu)件滿足強(qiáng)度要求； D 選用第三強(qiáng)度理論，構(gòu)件滿不足強(qiáng)度要求。 (10) 構(gòu)件中危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)如圖所示。構(gòu)件材料為鑄鐵：x?=20MPa，y?=-25MPa，z?=40MPa，xy?=0，許用應(yīng)力?=30MPa。則下面關(guān)于構(gòu)件強(qiáng)度的說(shuō)法中正確的是B。 A 選用第一強(qiáng)度理論，構(gòu)件滿足強(qiáng)度要求； B 選用第一強(qiáng)度理論，構(gòu)件不滿足強(qiáng)度要求； C 選用第三強(qiáng)度理論，構(gòu)件滿足強(qiáng)度要求； D 選用第三強(qiáng)度理論，構(gòu)件滿不足強(qiáng)度要求。 (11) 壓桿的臨界載荷是B。 A 使壓桿保持穩(wěn)定的直線平衡構(gòu)形的最小軸向

5、壓力； B 使壓桿保持穩(wěn)定的直線平衡構(gòu)形的最大軸向壓力； C 使壓桿保持穩(wěn)定的直線平衡構(gòu)形的平均軸向壓力； D 使壓桿保持穩(wěn)定的曲線平衡構(gòu)形的最大軸向壓力。 (12) 下面關(guān)于壓桿約束強(qiáng)弱對(duì)其穩(wěn)定性影響的說(shuō)法中，正確的是A。 A 壓桿約束愈強(qiáng)，壓桿的臨界載荷PcrF愈高，其穩(wěn)定性愈好； B 壓桿約束愈強(qiáng)，壓桿的臨界載荷PcrF愈低，其穩(wěn)定性愈好； C 壓桿約束愈強(qiáng)，壓桿的臨界載荷PcrF愈高，其穩(wěn)定性愈差； D 壓桿約束愈強(qiáng)，壓桿的臨界載荷PcrF愈低，其穩(wěn)定性愈差。 (13) 如圖所示，一端固定、另一端由彈簧側(cè)向支撐的細(xì)長(zhǎng)壓桿的臨界載荷，可采用歐拉公式?22/lEIFPcr?計(jì)算。該壓桿的長(zhǎng)

6、度系數(shù)?的取值范圍為C。 A 5.0?； B 7.05.0?； C 0.27.0?； D 0.2?。 (14) 沖擊動(dòng)荷系數(shù)是A。 A 構(gòu)件承受的沖擊載荷和相應(yīng)靜載荷之比； B 構(gòu)件承受的相應(yīng)靜載荷和沖擊載荷之比； C 構(gòu)件承受的相應(yīng)靜應(yīng)力和沖擊應(yīng)力之比； D 構(gòu)件承受的相應(yīng)靜位移和沖擊位移之比。 (15) 構(gòu)件在突加載荷作用下引起的應(yīng)力和位移是相應(yīng)靜載荷作用下的B。 A 一倍； B 二倍； C 三倍； D 三分之一。 (16) 將重物突然放到結(jié)構(gòu)上和將重物緩慢放到結(jié)構(gòu)上，下面關(guān)于這兩種情形下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的最大變形的說(shuō)法中，A是正確的。 A 前者產(chǎn)生的最大變形大； B 后者產(chǎn)生的最大變形大； C

7、二者產(chǎn)生的最大變形相同； D 有可能前者產(chǎn)生的最大變形大，也有可能后者產(chǎn)生的最大變形大。 (17) 下面關(guān)于疲勞失效的說(shuō)法中，不正確的是：A。 A 疲勞失效時(shí)的名義應(yīng)力值高于材料在靜載荷作用下的強(qiáng)度極限； EkB 構(gòu)件在疲勞失效前需要經(jīng)過(guò)一定數(shù)量的應(yīng)力循環(huán)； C 構(gòu)件在疲勞失效前沒(méi)有明顯的塑性變形，即使塑性很好的材料也會(huì)呈現(xiàn)脆性斷裂； D 構(gòu)件疲勞失效時(shí)，同一疲勞破壞斷口，一般都有明顯的光滑區(qū)域和顆粒狀區(qū)域。 (18) 構(gòu)件的疲勞破壞是B的結(jié)果。 A 構(gòu)件材料性質(zhì)變化； B 構(gòu)件中裂紋的形成和逐漸擴(kuò)展； C 構(gòu)件中最大拉應(yīng)力的作用； D 構(gòu)件中最大剪應(yīng)力的作用。 (19) 影響實(shí)際構(gòu)件疲勞壽命

8、的三個(gè)主要因素為D。 A 溫度、壓力、體積； B 位移、速度、加速度； C 材料、質(zhì)量、密度； D 應(yīng)力集中、零件尺寸、表面加工質(zhì)量。 (20) 持久極限是D。 A 經(jīng)過(guò)有限多次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生破壞時(shí)的平均應(yīng)力值； B 經(jīng)過(guò)無(wú)窮多次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生破壞時(shí)的平均應(yīng)力值； C 經(jīng)過(guò)有限多次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生破壞時(shí)的最大應(yīng)力值； D 經(jīng)過(guò)無(wú)窮多次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生破壞時(shí)的最大應(yīng)力值。 2 一活動(dòng)梯子放在光滑的水平地面上，梯子由AC與BC兩部分組成，每部分的重量均為150N，重心在桿子的中點(diǎn)，AC與BC兩部分用鉸鏈C和繩子EF相連接。今有一重量為600N的人，站在梯子的D處，試求繩子EF的拉力和A、B兩處

9、的約束力。 題2圖 3 磚夾的寬度為250mm，桿件AGB和GCED在G點(diǎn)鉸接。已知：磚的重量為W；提磚的合力為FP，作用在磚夾的對(duì)稱中心線上；尺寸如圖所示；磚夾與磚之間的靜摩擦因數(shù)sf=0.5。試確定能將磚夾起的d值(d是G點(diǎn)到磚塊上所受正壓力作用線的距離)。 題3圖 4 試求圖示靜定梁在A、B、C三處的全部約束力。已知d和q。 題4圖 5 試畫出圖示(圖中各數(shù)單位為kN)桿件的軸力圖。 題5圖 6 一端固定另一端自由的圓軸承受4個(gè)外力偶作用，如圖所示。各力偶的力偶矩?cái)?shù)值(單位為kN·m)均示于圖中。試畫出圓軸的扭矩圖。 題6圖 7 試畫出圖示梁的剪力圖、彎矩圖。 題7圖 8 試畫

10、出圖示梁的剪力圖、彎矩圖。 qa a a C B A qa2 q A C B ddqdd 題8圖 9 圖示結(jié)構(gòu)中BC和AC都是圓截面直桿，直徑均為d20mm，材料都是Q235鋼，其許用應(yīng)力?157MPa。試求該結(jié)構(gòu)的許用載荷。 題9圖 10 變截面軸受力如圖所示，圖中尺寸單位為mm。若已知mNMe?17651，mNMe?11712，材料的切變模量GPaG4.80?，求： (1) 軸內(nèi)最大剪應(yīng)力，并指出其作用位置； (2) 軸內(nèi)最大相對(duì)扭轉(zhuǎn)角max?。 題10圖 11 懸臂梁受力及截面尺寸如圖所示。圖中未標(biāo)示的尺寸單位為mm。求梁的11截面上A、B兩點(diǎn)的正應(yīng)力。 A C B q2qlllql 題

11、11圖 12 圖示外伸梁承受集中載荷PF作用，尺寸如圖所示。已知PF=20kN，許用應(yīng)力?=200MPa，所使用的工字鋼的型號(hào)是14，試校核梁的強(qiáng)度。 題12圖 附表： 13 圖示外伸梁承受集中載荷PF作用，尺寸如圖所示。已知PF=20kN，許用應(yīng)力?=160MPa，試選擇所用工字鋼的型號(hào)。 AC No.14 （部分） 題13圖 附表： 14 圖示之AB為簡(jiǎn)支梁，當(dāng)載荷PF直接作用在梁的跨度中點(diǎn)時(shí)，梁內(nèi)最大彎曲正應(yīng)力超過(guò)許用應(yīng)力30。為減小AB梁內(nèi)的最大正應(yīng)力，在AB梁配置一輔助梁CD，CD也可以看作是簡(jiǎn)支梁。試求輔助梁的長(zhǎng)度a。 題14圖 15 圖中q、l、EI等為已知。試用疊加法求圖示梁中

12、截面B的撓度和轉(zhuǎn)角。 A B C PFm4m1（部分） 題15圖 已知： 16 圖中P、q、l、EI等為已知。試用疊加法求圖示梁中截面B的撓度和轉(zhuǎn)角。 題16圖 已知： 17 試求圖示梁的A、B端約束力。 P B q EI lB EI l(a) (b) wwA A EIPlB22?EIqlB63? ?EIPlwB33?EIqlwB84?PA B EI2 l2lqA B EI2l2lq221ql B EI lB EI l(a) (b) wwA A EIqlB63?EIqlwB84?qMEIMlB?EIMlwB22? 題17圖 已知： 18 矩形截面懸臂梁受力如圖所示，其中力PF的作用線通過(guò)截面形

13、心。已知PF、b、h、l和?。(1) 試求圖中虛線所示截面上點(diǎn)a處的正應(yīng)力。(2)當(dāng)?為何值時(shí)，點(diǎn)a處正應(yīng)力為零。 題18圖 19 煤氣罐所用材料的屈服應(yīng)力為s?=170MPa，若煤氣罐的外徑為D=32cm，壁厚為?=0.28cm，試用第三強(qiáng)度理論計(jì)算煤氣罐不發(fā)生屈服所能承受的最大內(nèi)壓p。 B EI l(b) wA MEIMlB?EIMlwB22?P B EI l(a) wA EIPlB22?EIPlwB33? 題19圖 A FB FACWBCWPWB FT FBCWCxFCyF工程力學(xué)期末復(fù)習(xí)題答案 1 答： (1) A (2) D (3) C (4) D (5) A (6) C (7) A

14、 (8) D (9) C (10) B (11) B (12) A (13) C (14) A (15) B (16) A (17) A (18) B (19) D (20) D 2 答： (1) 以整體為研究對(duì)象，作受力圖如右上。 ?NFWWWFMBACPBCBA37505.075cos4.275cos6.04.25.175cos4.2275cos4.20?F NFWWWFFFAPBCACBAy52500? (2) 以BC為研究對(duì)象，作受力圖如右下。 ?NFWFFMTBCTBC10705.075cos4.275sin6.04.275cos4.20?F ? A FNA FNDFDFNAFAFG

15、xFGyF3 答： 磚被夾起時(shí)磚夾和磚能保持平衡。 (1) 以整體為研究對(duì)象，作受力圖如右上。 00?WFFPy (a) (2) 以磚為研究對(duì)象，作受力圖如右中。 ?01252500?WFMADF (b) NAsAFfF? (c) (3) 以磚夾AGB部分為研究對(duì)象，作受力圖如右下。 ?030950?dFFFMNAAPGF (d) 將式(a)、(b)、(c)、(d)聯(lián)立，可得 mmd110? 4 答： (1) 先分析BC桿，作受力圖。 0 0?BxxFF ?402/20qdFdqddFMCyCyB?qdFqdFFFByCyByy4300? (2)分析AB桿，作受力圖。 ?23022/30qdM

16、dFdqdMMAByAA?F 00?AxxFF B A C B CyFByFBxFByFBxFAxFAyFAMqdqd2d23d2d23d( ) qdFFqdFFAyByAyy4700? 5 答： 6 答： 7 答： xO30?mkNMx?/10155- + kNN312+ a a C B A qa2 q FQ + 2qa qa M - - 223qa2qaqa xx 8 答： 9 答： (1) 受力分析，確定各桿的軸力 研究銷子C，由平衡方程 ?0xF，030sin45sin?NBCNACFF， ?0yF，030cos45cos?PNBCNACFFF， 得PNACFF518.0?，PNBCF

17、F732.0? (2) 求該結(jié)構(gòu)的許用載荷 保證AC桿強(qiáng)度安全的結(jié)構(gòu)許用載荷為 xyCPFNACFNBCF?30?45 A C B q2ql qlxOxO4ql4qql2ql42ql+ +FM?ACPAF?518.0，?518.0AFP? 保證BC桿強(qiáng)度安全的結(jié)構(gòu)許用載荷為 ? ?BCPAF?732.0，? ?732.0AFP? 取較小的?kNNAFP106.75732.01020410175732.0626? 10 答： (1) 作扭矩圖 (2) 求軸內(nèi)最大剪應(yīng)力及其作用位置 AB段：?31111max16dMWMABxPx?43.595MPa107029361693?Pa? BC段：?32

18、222max16dMWMBCxPx?47.711MPa105011711693?Pa? 可見(jiàn)，?BCmaxmax?47.711MPa? (3) 求軸內(nèi)最大相對(duì)扭轉(zhuǎn)角 軸內(nèi)最大相對(duì)扭轉(zhuǎn)角為AC兩截面相對(duì)扭轉(zhuǎn)角，為 ?rad102.271321050104.80105001171321070104.8010700293621249312493222111max?radGIlMGIlMBCABACPxPx? xO?mNMx?/29361171- 11 答： (1) 確定梁的11截面上的彎矩?cái)?shù)值 應(yīng)用截面法可得 ?mNmNM?13005.016001100011 (2) 計(jì)算慣性矩 45433102.

19、81251215.0 1.012mmbhIz? (3) 求梁的11截面上A、B兩點(diǎn)的正應(yīng)力 A點(diǎn)：? ?MPaPaIyMAzA542.2102.8125105513005311?（拉） B點(diǎn)：?MPaPaIyMBzB618.1102.8125103513005311?（壓） 12 答： (1) 先求約束反力 ?kNFFFFMPByPByA25450540?F ?kNFFFFMPAyPAyB5410140?F (2) 作彎矩圖 (3) 強(qiáng)度分析 危險(xiǎn)截面在B處，mkNM?20max，查表得No.14工字鋼的彎曲截面模量3610102mWz?，得 ?MPaMPa PaW Mz2001.196101

20、02102063maxmax? 安全 13 答： (1) 先求約束反力 （部分） A C B PFm4m 1No.14C PAyBFxO- k20?kNFFFFMPByPByA25450540?F ?kNFFFFMPAyPAyB5410140?F (2) 作彎矩圖 (3) 強(qiáng)度分析 危險(xiǎn)截面在B處，mkNM?20max ，由強(qiáng)度條件?zWMmaxmax得 ? ?336363max12510125101601020cmmmMWz? 查表知應(yīng)選擇No.16工字鋼。 A C B Fm4m1A C B PFm4m1AyFByFxO- MmkN?20 14 答： 分別作出AB梁在沒(méi)有和配置輔助梁CD情況下的彎矩圖如下，可見(jiàn)兩種情況下的最大彎矩?cái)?shù)值分別是PF5.1和?aFP5.035.0?，由梁內(nèi)最大彎曲正應(yīng)力公式zzW M?max? 可知，最大彎曲正應(yīng)力與最大彎矩成正比，有 ?aFFPP5.035.05.13.1? 得ma385.1? （部分） 15 答： + = PFxOzMPF5.1xOzM?aFP5.035.0?+ + A B EI2l2lqEIqlEIqlEIqlB12643