工程力學(xué)習(xí)題冊(cè)-答案

1、工程力學(xué)第五章第五章拉伸和壓縮一、填空題1 .軸向拉伸或壓縮的受力特點(diǎn)是作用于桿件兩端的外力大小相等和方向相反,作用線與桿件軸線重合。其變形特點(diǎn)是桿件沿軸線方向伸長(zhǎng)或縮而二M構(gòu)件特點(diǎn)是等截面直桿。2 .圖5-1所示各桿件中受拉伸的桿件有_ABBGADDCq受壓縮白桿件有_BE、BD_圖5-13 .內(nèi)力是外力作用引起的，不同的外力引起不同的內(nèi)力，軸向拉、壓變形時(shí)的內(nèi)力稱(chēng)為軸力。剪切變形時(shí)的內(nèi)力稱(chēng)為剪力,扭轉(zhuǎn)變形時(shí)的內(nèi)力稱(chēng)為扭矩,彎曲變形時(shí)的內(nèi)力稱(chēng)為剪力與彎矩。4 .構(gòu)件在外力作用下，_單位面積上_的內(nèi)力稱(chēng)為應(yīng)力。軸向拉、壓時(shí)，由于應(yīng)力與橫截面垂直_,故稱(chēng)為_(kāi)正應(yīng)力；計(jì)算公式b=Fn/A;單位是N

2、/itf_或Pa_。1MPa=106_N/nf=21N/mm。5 .桿件受拉、壓時(shí)的應(yīng)力，在截面上是均勻分布的。6 .正應(yīng)力的正負(fù)號(hào)規(guī)定與軸力相同，拉伸時(shí)的應(yīng)力為拉應(yīng)力_,符號(hào)為正。_壓縮時(shí)的應(yīng)力為壓應(yīng)力,符號(hào)位負(fù)。7 .為了消除桿件長(zhǎng)度的影響，通常以_絕對(duì)變形除以原長(zhǎng)得到單位長(zhǎng)度上的變形量，稱(chēng)為相對(duì)變幺，又稱(chēng)為線應(yīng)變，用符號(hào)上表示，其表達(dá)式是&=L/L。8 .實(shí)驗(yàn)證明：在桿件軸力不超過(guò)某一限度時(shí)，桿的絕對(duì)變形與軸力和一桿長(zhǎng)成正比，而與橫截面面積成反比。9 .胡克定律的兩種數(shù)學(xué)表達(dá)式為(T=E£和L=FNLo/EA。e稱(chēng)為材料的彈性模量。它是衡量材料抵抗彈性變形能力的一個(gè)指標(biāo)

3、。10 .實(shí)驗(yàn)時(shí)通常用低碳鋼代表塑性材料,用灰鑄鐵代表脆性材料。11 .應(yīng)力變化不大，應(yīng)變顯著增大，從而產(chǎn)生明顯的塑性變形的現(xiàn)象，稱(chēng)為屈服。12 .衡量材料強(qiáng)度的兩個(gè)重要指標(biāo)是屈服極限和抗拉弓雖度。13 .采用退火的熱處理方法可以消除冷作硬化現(xiàn)象。14 .由于鑄鐵等脆性材料的抗拉弓雖度很低，因此，不宜作為承拉零件的材料。15 .工程上把材料喪失工作能力時(shí)的應(yīng)力稱(chēng)為危險(xiǎn)應(yīng)力或極限應(yīng)力，以符號(hào)工表示。對(duì)于塑性材料，危險(xiǎn)應(yīng)力為外；對(duì)于脆性材料，危險(xiǎn)應(yīng)力為Rm16 .材料的危險(xiǎn)應(yīng)力除以一個(gè)大于1的系數(shù)n作為材料的許用應(yīng)力,它是構(gòu)件安全工作時(shí)允許承第1頁(yè)共6頁(yè)工程力學(xué)第五章受的_最大應(yīng)力_。用符號(hào).n稱(chēng)

4、為安全系數(shù)。17 .通常工程材料喪失工作能力的情況是：塑性材料發(fā)生屈服現(xiàn)象，脆性材料發(fā)生斷裂現(xiàn)象。18 .構(gòu)件的強(qiáng)度不夠是指其工作應(yīng)力_太工_構(gòu)件材料的許用應(yīng)力。19 .拉(壓)桿強(qiáng)度條件可用于解決校核強(qiáng)度、選擇截面尺寸和確定許可載荷三類(lèi)問(wèn)題。二、判斷題(正確的打，錯(cuò)誤的打“X”)1 .軸向拉(壓)時(shí)，桿件的內(nèi)力必定與桿件的軸線重合。2 .軸力是因外力而產(chǎn)生的，故軸力就是外力。3 .拉、壓變形時(shí)，求內(nèi)力通常用截面法。4 .使用截面法求得的桿件的軸力，與桿件截面積的大小無(wú)關(guān)。5 .截面法表明，只要將受力構(gòu)件切斷，即可觀察到斷面上的內(nèi)力。6 .桿件的部位作用著若干個(gè)軸向外力，從桿件的不同部位截開(kāi)時(shí)

5、求得的軸力都相同。7 .正應(yīng)力是指垂直于桿件橫截面的應(yīng)力，它又分為正值正應(yīng)力和負(fù)值正應(yīng)力。8 .應(yīng)力方向垂直于桿軸線，應(yīng)力表示了桿件所受內(nèi)力的強(qiáng)弱程度。9 .當(dāng)桿件受拉伸時(shí)，絕對(duì)變形L為負(fù)值。10 .當(dāng)桿件受壓縮時(shí)，其線應(yīng)變£為負(fù)值。11 .兩根材料不同、長(zhǎng)度和截面積相同的文件，受相同軸向力作用，則：(1)兩桿的內(nèi)力相同。(2)兩桿的應(yīng)力相同。(3)兩桿的絕對(duì)變形相同。(4)兩桿的相對(duì)變形相同。(5)材料的許用應(yīng)力相同。(6)兩桿的強(qiáng)度相同。12 .構(gòu)件的工作應(yīng)力可以和其極限應(yīng)力相等。13 .設(shè)計(jì)構(gòu)件時(shí)，須在節(jié)省材料的前提下盡量滿足安全工作的要求。14 .圖5-2所示的(T£

6、;曲線上：(1)對(duì)應(yīng)a點(diǎn)的應(yīng)力稱(chēng)為比例極限。(2)對(duì)應(yīng)b點(diǎn)的應(yīng)力稱(chēng)為屈服極限。(V)(X)(V)(V)(X)(x)(x)(x)(x)(V)(V)(V)(X)(x)(x)(x)(x)(x)(V)(V)(X)(3)對(duì)應(yīng)d點(diǎn)的應(yīng)力稱(chēng)為強(qiáng)化極限。圖5-2三、選擇題(把正確答案的序號(hào)填入對(duì)應(yīng)題號(hào)前的括號(hào)內(nèi))(C)1.圖5-3中，真正符合拉桿受力特點(diǎn)的是圖第2頁(yè)共6頁(yè)工程力學(xué)第五章丸B-C.圖5-3(D)2.為研究構(gòu)件的內(nèi)力和應(yīng)力，材料力學(xué)中廣泛使用了法。A.幾何B.解析C.投影D.截面(A、E)3.圖5-4所示AB桿兩端受大小為F的力的作用，則桿內(nèi)截面上的內(nèi)力大小為桿內(nèi)截面上的應(yīng)力是。A.FB.F/2C

7、.0D.AB圖55(B、D)4.圖5-5所示AB桿受大小為F的力的作用，則桿內(nèi)截面上的內(nèi)力大小為。若桿件橫截面積為A,則桿內(nèi)的應(yīng)力值為。A.F/2B.FC.0D.F/AE.F/2A(C)5.胡克定律表明，在材料的彈性變形范圍內(nèi)，應(yīng)力和應(yīng)變。A.相等B.互為倒數(shù)C.成正比D.成反比(B)6.在彈性變形范圍內(nèi)，拉桿抗拉剛度EA數(shù)值越大，桿件變形。A.越容易B.越不易C.越顯著(B)7.A、B兩桿的材料、橫截面積及所受的軸力相同，而La=2Lb,則ALa與ALb的關(guān)系是A.ALa=ALbB.ALa=2ALbC.ALa=(1/2)ALb(C)8.A、B兩桿的材料、長(zhǎng)度及所受軸向力均相同，而其橫截面積的

8、關(guān)系為Aa=2Ab,則絕對(duì)變形ALa與ALb的關(guān)系是。A.ALa=ALbB.ALa=2ALbC.ALa=(1/2)ALb(A)9.A、B兩桿的材料、長(zhǎng)度及橫截面積均相同，桿A所受軸力是桿B所受軸力的兩倍，則ALa：ALb=oA.2B.1/2C.1D.0(A、D)10.拉壓胡克定律表達(dá)式是和。A.AL=FnL/(EA)B.b=e/EC.AL=EL/(FnA)D.E=6/&(B)11.低碳鋼等塑性材料的極限應(yīng)力是材料的。A.許用應(yīng)力B.屈服極限C.強(qiáng)度極限D(zhuǎn).比例極限(A)12.構(gòu)件的許用應(yīng)b力是保證構(gòu)件安全工作的。A,最高工作應(yīng)力B.最低工作應(yīng)力C.平均工作應(yīng)力(A)13.按照強(qiáng)度條件，

9、構(gòu)件危險(xiǎn)截面上的工作應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)材料的。A.許用應(yīng)力B.極限應(yīng)力C.破壞應(yīng)力(A)14.拉(壓)桿的危險(xiǎn)截面必為全桿中的橫截面。A.正應(yīng)力最大B.面積最大C.軸力最大第3頁(yè)共6頁(yè)工程力學(xué)第五章四、簡(jiǎn)答題1,低碳鋼試件從開(kāi)始拉伸到斷裂的整個(gè)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)哪幾個(gè)階段？有哪些變形現(xiàn)象？答：要經(jīng)過(guò)四個(gè)階段：（1）彈性變形階段，產(chǎn)生彈性變形。（2）屈服階段，產(chǎn)生塑性變形，試件出現(xiàn)45。條紋。（3）強(qiáng)化階段，產(chǎn)生強(qiáng)化現(xiàn)象。（4）局部變形階段，出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象。2,試述塑性材料和脆性材料的力學(xué)性能的主要區(qū)別。答：（1）塑性材料斷裂前有顯著的塑性變形，還有明顯的屈服現(xiàn)象，而脆性材料在變形很小時(shí)突然斷裂，無(wú)屈服現(xiàn)象。

10、（2）塑性材料拉伸和壓縮時(shí)的比例極限、屈服極限和彈性模量均相同，因?yàn)樗苄圆牧弦话悴辉试S達(dá)到屈服極限，所以它的抵抗拉伸和壓縮的能力相同。脆性材料抵抗拉伸的能力遠(yuǎn)低于抵抗壓縮的能力。3,衡量脆性材料強(qiáng)度的指標(biāo)是什么？為什么？答：灰鑄鐵等一類(lèi)脆性材料拉伸時(shí)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線無(wú)明顯的直線階段和屈服階段，在應(yīng)力不大的情況下就突然斷裂，所以，抗拉強(qiáng)度Rm是衡量脆性材料強(qiáng)度的唯一指標(biāo)。4 .什么事安全系數(shù)？通常安全系數(shù)的取值范圍是如何規(guī)定的？答：為了保證構(gòu)件安全工作，把危險(xiǎn)應(yīng)力（T0除以大于1的系數(shù)作為強(qiáng)度儲(chǔ)備。此系數(shù)稱(chēng)為安全系數(shù)n。塑性材料ns=1.52.0;脆性材料仲=2,53.55 .安全系數(shù)能否小于或

11、等于1?它取得過(guò)大或過(guò)小會(huì)引起怎樣的后果？答：為了保證強(qiáng)度儲(chǔ)備和構(gòu)件的安全工作，安全系數(shù)一定要大于1。取得過(guò)大會(huì)造成材料的浪費(fèi);取得過(guò)小又不能滿足強(qiáng)度要求。五、計(jì)算題1,試求圖5-6所示桿件上制定截面內(nèi)力的大小。23FB202a）b）圖5-6解:a）截面11:13F24F由ZFX=0得：Fn1=4F（壓力）由gFx=0得：Fn23F+4F=0XFn2=-F（壓力）b）截面11由£FX=0得：Fn1=F（壓力）第4頁(yè)共6頁(yè)工程力學(xué)第五章FN2-2F+F=0FN2=F（拉力）產(chǎn).尸F(xiàn)n3=F（壓力）32 .在圖5-6中，若桿件的橫截面積A均為1000mri2，F(xiàn)=1KNL試求各指定截面的

12、應(yīng)力大小，并指出是拉應(yīng)力還是壓應(yīng)力。解：（a）叫=Fn"A=-4父1000/1000=-4MPa（壓應(yīng)力）仃2=Fn2/A=-1000/1000=-1MPa（壓應(yīng)力）（b）%=FN1/A=-1m1000/1000=-1MPa（壓應(yīng)力）仃2=FN2/A=11000/1000=1MPa（拉應(yīng)力）。3=Fn3/A=-1父1000/1000=-1MPa（壓應(yīng)力）3 .長(zhǎng)0.3m的桿，橫截面積為300mrnf,受拉力30000N后伸長(zhǎng)0.2mmio試求改桿材料的彈性模量。解：L=FNLoEAfnLOE=LA300000.310000.23003二15010MPa=150GPa22A1=100m

13、m,A2=200mm,圖5-74 .試求圖5-7所示構(gòu)件指定截面上的應(yīng)力。設(shè)各段截面的面積分別為2A3=250mm。Fn1=50kN同理Fn2=50kNFn3=50kN3（T1=Fn1/A1=50X10/100=500MPa（拉應(yīng)力）（T2=Fn2/A2=50X103/200=250MPa（拉應(yīng)力）（T3=Fn3/A3=50X103/250=200MPa（拉應(yīng)力）第5頁(yè)共6頁(yè)工程力學(xué)第五章5 .飛機(jī)操縱系統(tǒng)有一鋼索，長(zhǎng)度L=3m,承受拉力F=24kN,材料的彈性模量E=200GPa,鋼索必須同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：(1)應(yīng)力不超過(guò)140MPa(2)伸長(zhǎng)量不超過(guò)2mm問(wèn)此鋼索的橫截面面積至少應(yīng)有多大？解：(1)由于鋼索只在兩端受拉力，故各截面上軸力相等FN=24kN由強(qiáng)度條件仃=Fn宅b可得：AFnb24103一1402=171.4mm(2)由題意可知：LL=FnL。£2mmEAAf24103310323=1