教學輔導書(工程力學)

1、工程力學學習輔導張莉 編寫第一章 靜力學基礎一、學習要點（一）內容：靜力學公理、力矩與力偶、約束和約束反力、物體的受力分析和受力圖。（二）基本要求： 1掌握力的矢量表達形式、力矢在空間直角坐標系中投影的兩種方法； 2理解并掌握力系的概念及其分類、剛體的概念； 3理解并掌握靜力學公理； 4在準確理解自由體、非自由體、約束和約束力概念的基礎上，能夠根據約束本身物理屬性或構造特征熟練分析物體受力并畫出受力圖。（三）重點：掌握力的矢量表達形式、力矢在空間直角坐標系中投影的兩種方法，剛體的概念和力的可傳性原理，能根據約束本身物理屬性或構造特征熟練分析物體受力并畫出受力圖。（四）難點：根據約束本身物理屬性

2、或構造特征熟練分析物體受力并畫出受力圖。二、復習題與答案（一）多選題1、力的三要素包括（ ）A大小 B方向C作用點 D單位答案ABC2、下列選項中屬于作用力與反作用力特性的是（ ）A大小相等 B方向相反C作用在同一物體上 D作用線平行答案AB（二）簡答題何為力矩，力矩的正負是怎樣規(guī)定的？答：力矩是力使物體繞矩心轉動效應的度量。在平面問題中它是代數量，其絕對值等于力的大小與矩心到力的作用線的垂直距離的乘積。力使物體繞矩心逆時針轉動為正，反之為負。 （三）計算題ABCDQ繪制如圖所示ACB桿的受力圖。ABCDQRARBRD解：根據約束與約束反力，得受力圖如下：第二章 平面力系一、學習要點（一）內容

3、： 平面匯交力系合成與平衡、平面力偶系的合成與平衡、平面任意力系向作用面內一點簡化、平面任意力系的平衡條件和平衡方程、物體系的平衡、考慮摩擦時的平衡問題。（二）基本要求： 1理解并掌握空間力系、平面力系的平衡條件，并能夠熟練應用平衡條件求解構件以及簡單工程結構（包括桁架）的平衡問題； 2理解并掌握力線平行移動定理和力系向一點簡化的計算方法。3. 理解滑動摩擦力的概念（三）重點：平面力系的平衡條件；應用平衡條件求解構件以及簡單工程結構（包括桁架）的平衡問題。（四）難點：應用平衡條件求解構件以及簡單工程結構（包括桁架）的平衡問題。二、復習題與答案（一）填空題 1力可以在同一剛體內平移，但需附加一個

4、_。力偶矩等于_對新作用點之矩。答案：力偶、原力 2力垂直于某軸、力在該軸上投影為_。答案：零（二）單選題 1材料不同的兩物塊A和B疊放在水平面上，已知物塊A重0.5kN，物塊B重0.2kN，物塊A、B間的摩擦系數f1=0.25，物塊B與地面間的摩擦系數f2=0.2，拉動B物塊所需要的最小力為( )。A.0.14kN B.0.265kNC.0.213kN D.0.237kN答案：A 2懸臂梁承受均勻分布載荷，支座A處的反力有四種結果，正確的是( )。A.RA=ql, MA=0 B.RA=ql, MA=ql2C.RA=ql, MA=ql2 D.RA=ql, MA=ql2答案：B（三）計算題求簡支

5、梁支座A、B處的約束反力解：首先根據力的平衡可列方程根據力矩的平衡原理，對A鉸點取矩可得第四章 材料力學基本假設及桿件內力一、學習要點（一）內容：外力及其分類、構件的承載能力、變形固體及其假設、桿件變形的基本形式、內力與截面法、軸向拉壓桿的內力、梁的彎曲內力剪力和彎矩。（二）基本要求： 1理解材料力學的研究對象及其目的，掌握材料力學的基本假設，理解并掌握應力、應變的概念和兩者之間的關系；2掌握拉伸虎克定律和剪切虎克定律以及各材料常數之間的關系；3理解掌握截面法的概念、桿件基本變形的受力特點以及相應的內力分量的計算方法；4. 掌握桿件內力方程的求解及內力圖的繪制，并在理解剪力、彎矩和載荷集度間的

6、微分關系的基礎上，熟練繪制彎曲桿件內力圖（三）重點：1.材料力學的基本假設，應力、應變的概念和兩者之間的關系，拉伸虎克定律和剪切虎克定律；2.利用截面法求解桿件的內力分量，在理解剪力、彎矩和載荷集度間的微分關系的基礎上繪制桿件內力圖。（四）難點：剪力、彎矩和載荷集度間的微分關系，剪力圖、彎矩圖的繪制。二、復習題與答案（一）單選題1計算內力的一般方法是（ ）。A、靜力分析 B、節(jié)點法 C、截面法 D、綜合幾何、物理和靜力學三方面答案：C2下列結論中 是正確的。(A) 材料力學主要研究各種材料的力學問題。(B) 材料力學主要研究各種材料的力學性質。(C) 材料力學主要研究桿件受力后變形與破壞的規(guī)律

7、。(D) 材料力學主要研究各類桿件中力與材料的關系。答案：D3. 下列結論中哪些是正確的？答： 。（1） 軸力是軸向拉（壓）桿橫截面唯一的內力。（2） 軸力必垂直于桿件的橫截面。（3） 非軸向拉（壓）的桿件，橫截面上無軸力。（4） 軸力作用線必通過桿件橫截面的形心。(A)（1），（3）。 (B)（2），（3）。 (C)（1），（2），（3）。 (D) 全對。答案：D（二）計算題1、 試求圖示各桿1-1、2-2、3-3截面的軸力， 并作軸力圖。31132240kN20kN30kNR解: 31132240kN20kN30kNR（1）求約束反力（2）求截面1-1的軸力N1R11（3）求截面2-2的軸

8、力2N21140kNR2（4）求截面3-3的軸力112240kNR33N330kNX201050N ( KN )(+)(-)（5）畫軸力圖第五章 拉伸、壓縮和剪切一、學習要點（一）內容： 軸向拉壓的概念、拉壓桿的應力、拉壓桿的變形、材料在拉伸和壓縮時的力學性能、拉壓桿的強度條件。（二）基本要求； 1掌握軸向拉（壓）桿件橫截面及任意斜截面上的應力計算；2掌握軸向拉（壓）和彎曲組合變形、兩個平面彎曲組合時應力的計算方法；3. 準確理解并掌握典型的塑性材料（低碳鋼）和脆性材料（鑄鐵）在軸向拉（壓）下的應力應變曲線，并掌握兩種材料的強度指標和塑性指標；4. 掌握安全系數和許用應力的概念。（三）重點：典

9、型塑性材料（低碳鋼）和脆性材料（鑄鐵）在軸向拉（壓）下的應力應變曲線，兩種材料的強度指標和塑性指標；安全系數和許用應力的概念。（四）難點：塑性材料（低碳鋼）、脆性材料（鑄鐵）在軸向拉（壓）下的應力應變曲線。二、復習題與答案（一）計算題1.作圖示階梯狀直桿的軸力圖，如橫截面的面積200，300，400，求各橫截面上的應力。答案：50MPa 200MPa 100MPa2.結構受力如圖，已知1桿為園截面鋼桿，直徑d=18mm，材料許用應力 =170MPa；2桿為正方形木桿，邊長為a=70mm，材料許用應力=10MPa。試校核結構的強度？ 1桿 A B 300 20KN 2桿 C解：根據題意得對B點進

10、行受力分析該結構滿足要求第七章 彎曲一、學習要點（一）內容： 平面彎曲的概念、梁橫截面上的應力及強度條件、梁的彎曲變形及剛度條件、提高梁抗彎能力的措施及工程實例、簡單超靜定梁的解法。（二）基本要求：1了解工程實際中的彎曲問題；2.了解梁的計算簡圖3.了解梁的內力及其求法（三）重點：理解并掌握彎曲梁的強度、剛度的計算。（四）難點：彎曲梁的內力及強度。二、復習題及答案繪出圖示梁的剪力圖和彎矩圖解：該梁的剪力圖和彎矩圖為 第九章 壓桿穩(wěn)定一、學習要點（一）內容： 壓桿穩(wěn)定的概念、細長壓桿的臨界力、歐拉公式的應用范圍、臨界應力總圖、壓桿的穩(wěn)定計算、提高壓桿穩(wěn)定的措施。（二）基本要求：1理解壓桿穩(wěn)定性的

11、概念；2掌握不同桿端約束下壓桿的臨界力，準確理解歐拉公式并掌握由臨界應力與柔度描述的該公式；3. 理解并掌握歐拉公式的適用范圍和臨界應力總圖，在壓桿的穩(wěn)定性設計計算中能夠熟練使用歐拉公式和經驗公式。（三）重點：不同桿端約束下壓桿的臨界力，歐拉公式，歐拉公式的適用范圍，經驗公式。（四）難點：柔度的概念，歐拉公式、經驗公式的適用范圍，臨界應力總圖。二、復習題與答案（一）計算題 圖示矩形截面松木柱，其兩端約束情況為：在紙平面內失穩(wěn)時，可視為兩端固定；在出平面內失穩(wěn)時，可視為上端自由下端固定。試求該木柱的臨界力。工程力學模擬試題一一、是非題1、在等截面梁中，正應力絕對值的最大值max必出現在彎矩值Mm

12、ax最大的截面上。（ ）2、控制梁彎曲截面強度的主要因素是最大彎矩值。（ ）3、梁的橫截面如圖1所示，其抗彎截面系數為。（ ）圖14、橫力彎曲時，橫截面上的最大切應力不一定發(fā)生截面的中性軸上。（ ）5、彎曲中心的位置只與截面的幾何形狀和尺寸有關，而與截荷無關。（ ）二、填空題1、力彎曲下的梁，橫截面上的正應力沿截面高度呈_分布，切應力沿截面高度呈_分布。2、形截面梁在橫力彎曲下，橫截面上最大正應力發(fā)生雜截面的_處，最大切應力發(fā)生在_上。3、彎曲梁的正應力分布公式=，其中隨_而改變，而_、_為常數。4、用公式=時，必須滿足的兩個條件是_和_。5、梁的三種截面形狀和尺寸，如圖2所示，則其抗彎截面系

13、數分別為_,_和_。圖2三、選擇題1、應用彎曲正應力公式時，最大正應力應限制在（ ）以內。（A） 比例極限（B） 彈性極限（C） 屈服極限（D） 強度極限2、倒T形等直梁，兩端受矩為M的力偶作用，翼緣受拉。以下結論中，（ ）是錯誤的。（A） 梁橫截面的中性軸一定會通過截面的形心（B） 梁的最大拉應力出現在截面的上邊緣（C） 梁的最大壓應力與梁的最大拉應力數值不等（D） 兩內最大壓應力的值（絕對值）小于最大拉應力3、梁發(fā)生平面彎曲時，其橫截面繞（ ）轉動。（A） 梁的軸線（B） 截面的對稱軸（C） 中性軸（D） 截面形心4、梁的四種截面形狀，如圖3所示。其截面面積相同。若從強度方面考慮，則截面形

14、狀最為合理的是（ ），最不合理的是（ ）。圖35、非對稱的薄壁截面梁承受橫向力時，若要求梁只產生平面彎曲而不發(fā)生扭轉，則橫向力作用的條件是（ ）。（A） 作用面與形心主慣性平面重合（B） 作用面與形心主慣性平面平行（C） 通過彎曲中心的任意平面（D） 通過彎曲中心，且平行于形心主慣性平面四、計算題（）1、圖4所示實心圓截面懸臂梁，橫截面直徑d=40mm，試求梁的最大彎曲正應力。圖42圖5所示簡支梁上作用有兩個載荷=200KN。若已知鋼材的許用應力【】=160Mpa，【】=100Mpa，試選擇合適的工字鋼型號。工程力學模擬試題二一、填空題1、平面力偶系平衡的必要和充分條件是_。2、作用于A點的力

15、F=10KN,如圖1所示,向距A點100CM的O 點平移后,得到的主矢的大小為_和主矩大小為_。圖13、作用于剛體上的兩個力,使剛體保持平衡的必要和充分條件是_。4、求解圖2所示的超靜定結構時,其變形協調方程為_。(設梁的抗彎剛度EI ,桿的軸力為Fn)。圖3圖25、如圖3所示單元體的應力狀態(tài)，若已知材料的E和則該單元體的最大切應變max=_。二、選擇題1、靜力學中，把系統(tǒng)的未知量數目（ ）該系統(tǒng)所能建立的獨立平衡方程書目的問題稱為靜定問題。（A） 大于（B）等于（C）小于（D）小于或等于圖42、由AB和CD兩桿組成的支架如圖4所示，現有低碳鋼和兩種材料可供選擇，正確的選擇是（ ）。、（A）

16、AB、CD桿均為鑄鐵。（B） AB為鑄鐵，CD為低碳鋼（C） AB為低碳鋼，CD為鑄鐵（D） AB、CD桿均為低碳鋼3、兩根材料和長度均相同的圓軸，第一根的直徑是第二根直徑的兩倍，若相同轉矩的作用，則兩軸扭轉之比為（ ）。（A） 1：4（B） 1：8（C） 1：16（D） 1：324、作用在水平懸臂梁上的均布載荷集度為q，則該梁的撓曲方程y(x)是（ ）。（A） X的一次方程（B） X的二次方程（C） X的三次方程（D） X的四次方程5、等截面直梁在彎曲變形時，撓曲線的最大曲率發(fā)生在（ ）處。（A） 撓度最大（B） 轉角最大（C） 剪力最大（D） 彎矩最大三、計算題1、水平梁AB重F1=2.4KN，所掛物重F2=16KN，尺寸如圖5所示。不計柔繩ED的重量。（1） 畫梁AB的受力圖；（2） 求柔繩的拉力和鉸鏈A處的約束力。圖52、圖6所示矩形截面硬鋁試件，厚度a=2mm，板寬b=20mm，試驗段長度l=70mm，在軸向拉力F=6KN作用下，測得試驗段伸長l=0.15mm，板寬縮短b=0.014mm。試計算硬鋁的彈性模量E和泊松比。圖6工程力學模擬試題一答案一、是非題1、錯2、錯3、錯4、對5、對二、填空題1、線性；二次拋物線2、上、下邊緣；中性軸3、y，E、4