材料力學(xué)習(xí)題1

1、材料力學(xué)習(xí)題第一章:緒論一、填空1 .構(gòu)件在外荷載作用下具有抵抗破壞的能力為材料的（ ）；具有一定的抵抗變形的能力為材料的（ ）；保持其原有平衡狀態(tài)的能力為材料的（ ）。2 .現(xiàn)代工程中常用的固體材料種類繁多，物理力學(xué)性能各異。所以，在研究受力后物體（構(gòu)件）內(nèi)部的力學(xué)響應(yīng)時(shí)，除非有特別提示，一般將材料看成由（ ）、（ ）、（ ）的介質(zhì)組成。 答案：答案：強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性。連續(xù)性、均勻性、各向同性。3 .構(gòu)件所受的外力可以是各式各樣的，有時(shí)是很復(fù)雜的。材料力學(xué)根據(jù)構(gòu)件的典型受力情況及截面上的內(nèi)力分量可分為（ ）、（ ）、（ ）、（ ）四種基本變形。答案： 拉伸或壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲。第二章:

2、拉伸與壓縮一、填空1.軸力是指通過橫截面形心垂直于橫截面作用的內(nèi)力，而求軸力的基本方法是（ ）。答案： 截面法。2.工程構(gòu)件在實(shí)際工作環(huán)境下所能承受的應(yīng)力稱為（ ），工件中最大工作應(yīng)力不能超過此應(yīng)力，超過此應(yīng)力時(shí)稱為（ ）。答案： 許用應(yīng)力 ，失效 。3.在低碳鋼拉伸曲線中，其變形破壞全過程可分為（）個(gè)變形階段，它們依次是 （）、（）、（）、和（）。答案： 四，彈性、屈服、強(qiáng)化和頸縮、斷裂。4.用塑性材料的低碳鋼標(biāo)準(zhǔn)試件在做拉伸實(shí)驗(yàn)過程中，將會(huì)出現(xiàn)四個(gè)重要的極限應(yīng)力；其中保持材料中應(yīng)力與應(yīng)變成線性關(guān)系的最大應(yīng)力為（）；使材料保持純彈性變形的最大應(yīng)力為（ ）；應(yīng)力只作微小波動(dòng)而變形迅速增加時(shí)的應(yīng)

3、力為（ ）；材料達(dá)到所能承受的最大載荷時(shí)的應(yīng)力為（ ）。答案：比例極限、彈性極限、屈服極限、強(qiáng)度極限。5.通過低碳鋼拉伸破壞試驗(yàn)可測定強(qiáng)度指標(biāo)（ ）和（ ）；塑性指標(biāo)（ ）和（ ）。答案： 屈服極限，強(qiáng)度極限 ；伸長率，斷面收縮率。二、選擇題1.所有脆性材料，它與塑性材料相比，其拉伸力學(xué)性能的最大特點(diǎn)是（ ）。（A）強(qiáng)度低，對應(yīng)力集中不敏感；（B）相同拉力作用下變形??；（C）斷裂前幾乎沒有塑性變形；（D）應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系嚴(yán)格遵循胡克定律。答案：C2. 現(xiàn)有三種材料的拉伸曲線如圖所示。分別由此三種材料制成同一構(gòu)件，其中：1）強(qiáng)度最高的是（ ）；2）剛度最大的是（ ）；3）塑性最好的是（ ）；4）韌

4、性最高，抗沖擊能力最強(qiáng)的是（ ）。oABC答案：A，B，C，C3.兩端固定的階梯桿如圖所示，橫截面面積 ，受軸向載荷P后，其軸力圖是（ ）。212AA2AABx1APllxN2P2P AxNP BxN3P23P CxNPD答案：C三、判斷題ABPllC1.兩端固定的等截面直桿受軸向載荷P作用，則圖示AC、CB段分別受壓縮 和拉伸ACNP CBNP 。（ ）答案：2.圖示結(jié)構(gòu)由兩根尺寸完全相同的桿件組成。AC桿為銅合金，BC桿為低碳鋼桿，則此兩桿在力P作用下具有相同的拉應(yīng)力。 （ ）ABCP答案：3.正應(yīng)變的定義為 （ ）/ E。答案：答案：答案：4.任何溫度改變都會(huì)在結(jié)構(gòu)中引起應(yīng)變與應(yīng)力。 （

5、 ）5.對于拉伸曲線上沒有屈服平臺(tái)的合金塑性材料，工程上規(guī)定 作為名義屈服極限，此時(shí)相對應(yīng)的應(yīng)變量為 （ ）0.20.2%。四、計(jì)算1.礦井起重機(jī)鋼繩如圖（a）所示，AB段截面積 BC段截面積 鋼繩的單位體積重量 長度 起吊重物的重量 求：1）鋼繩內(nèi)的最大應(yīng)力；2）作軸力圖。 21300Amm，22400Amm，328/kN m，50lm，12PkN，1122llPABCa1122llPABCaAAPP1 122B1x2x1A1A2A1N2Nbox解：1）在可能危險(xiǎn)的1段B面，2段C面截開（圖b），有411228 3 105012.42BNPAlkN 34112.42 1041.43 10BB

6、NMPaA41212.4228 4 105012.98CNPAlA lkN 34212.98 104 1036.8CCNAMPa所以 max41.4BMPa2）作軸力圖取1-1截面（AB段，見圖（b） 11 110NxPAxxla 取2-2截面（BC段） 212222NxPAlA l xllxlb 由式（a） 112ABNN OPkNNN lPAlkN由式（b） 12.42BNN lkN1224CNNlPA lAllkN 1122llPABCaBAC/N kN/x mm1212.4212.98cAAPP1 122B1x2x1A1A2A1N2Nbox在圖(c)所示 坐標(biāo)下,由式(a)、(b)知

7、隨 呈直線變化。由三個(gè)控制面上控制值 畫出由兩段斜直線構(gòu)成的軸力圖。見下圖 N xNxxABCNNN，2.圖（a）所示結(jié)構(gòu)中，桿1材料為碳鋼，橫截面面積為 ，許用應(yīng)力 ；桿2材料為銅合金，橫截面積 ，許用應(yīng)力 ，試求此結(jié)構(gòu)許可載荷 。 21200Amm 1160MPa22300Amm 2100MPaP4530PABC12 a4530CP1N2Nxy b解: 1)結(jié)構(gòu)中各桿應(yīng)滿足平衡條件對節(jié)點(diǎn)C取圖(b)所示研究對象，有 1212sin 45sin300cos45cos300XNNYNNPab 由式（a）、(b)解得各桿軸力與外載的關(guān)系 1220.5181320.73213PNPPNabP拉桿拉

8、桿2）結(jié)構(gòu)中各桿應(yīng)滿足各自強(qiáng)度條件 11112222NNANNAef由式（e）、式(f)，有 114310.5182 10160 1061.780.518PAPkN 224320.7323 10100 1040.980.732PAPkN由式(f) 、式（d），有 240.9841PPkN取第三章:扭轉(zhuǎn)與剪切一、填空1.空心圓軸外徑為D，內(nèi)徑為d=D/2，兩端受扭轉(zhuǎn)力偶 作用，則其橫截面上剪應(yīng)力呈（ ）分布， （ ），xmmaxmin （ ）。2.圓截面桿扭轉(zhuǎn)時(shí)，其變形特點(diǎn)是變形過程中橫截面始終保持（ ），即符合（ ）假設(shè)。非圓截面桿扭轉(zhuǎn)時(shí)，其變形特點(diǎn)是變形過程中橫截面發(fā)生（ ），即不符合（ ）

9、假設(shè)。答案：max335.431/ 215xxmmDD256線性 ，或，。答案：平面，平面假設(shè)，翹曲，平面假設(shè)。3.圖（a）、圖（b）所示兩圓軸的材料、長度相同，扭轉(zhuǎn)時(shí)兩軸表面上各點(diǎn)的剪應(yīng)力相同 ，此時(shí)作用于兩端的扭轉(zhuǎn)力偶之比ab（即= ）/abxymm （ ）。blxaxmadAB（a）（ b）lxbxm2dAB答案：1/8二、選擇43ddd t33431.空心圓軸外徑為D，內(nèi)徑為d，在計(jì)算最大剪應(yīng)力時(shí)需要確定抗扭截面系數(shù)W，以下正確的是（ ）。D （A）（ ）（C） （D） （D） （D）161616D16答案：C2.圖示為兩端固定的受扭圓桿，其扭距圖為（ ）。（A）xxmT（B）xxmx

10、mT（D）xxmxmT（C）xxmTxlllxmxm答案：B三、判斷題答案：答案：1.ld由不同材料制成的兩圓軸，若長 、軸徑 及作用的扭轉(zhuǎn)力偶均相同，則其最大剪應(yīng)力必相同。 （ ）2.ld由不同材料制成的兩圓軸，若長 、軸徑 及作用的扭轉(zhuǎn)力偶均相同，則其相對扭角必相同。 （ ）3.P應(yīng)用公式=T /I 計(jì)算扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的基本條件是等截面直圓桿，最大剪應(yīng)力不超過材料的剪切比例極限。 （ ）答案：4.同一受扭圓桿在圖示（a）、(b)、(c)三種情況下均處于線彈性、小變形狀態(tài)，則（c）加載情況下的應(yīng)力與變形等于（a）和(b)兩種情況的疊加。 （ ）ld( )a1m2m/2ld( )b/2l1m/2l

11、d( )c/2l2m答案：答案：5. （a）、(b)、(c)三種情況同上，則（c）加載情況下的桿內(nèi)變形能等于（a）和(b)兩種加載情況的疊加。 （ ）四、計(jì)算題1.桿件受扭轉(zhuǎn)力偶如圖（a）所示。1）求指定橫截面I-I、上的扭距； ）作扭距圖。AIIIIIIIIIIIIB（a）解:1)求I-I截面上的扭距IAI作I-I截面，取左段為研究對象（圖（b）。為求T應(yīng)先從整體平衡求出約束扭距m ，然后由左段平衡求TAmIIITn左（b）15 10 1015xAABmmkN m 由桿，轉(zhuǎn)向如圖（b）)015xIAIAmTmTmkN m 由I-I截面左段， = （-）IITT其中 轉(zhuǎn)向可自行假定，一般難按實(shí)

12、際轉(zhuǎn)向設(shè)定，如此處。由平衡條件確定其大小與實(shí)際轉(zhuǎn)向后，再根據(jù)扭距符號規(guī)定給以正、負(fù)號說明。如此處為負(fù)。IIIIIITn1010右（c）10 1000 xIIIImTT 由I-I截面左段作II-II截面，取右段為研究對象（圖（c）。由，= 15IIIIIITkN mTTkN m 2）作扭距圖如1），用截面法不難求得 ， =0 ， =+10作此桿扭距圖（圖（d）。 /T kN mxO( )( )1015（d）2xmkN m2. 汽車主傳動(dòng)軸將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的驅(qū)動(dòng)力偶傳遞給后輪以推動(dòng)汽車前進(jìn)。設(shè)主傳動(dòng)軸能傳遞的最大扭轉(zhuǎn)力偶為，主傳動(dòng)軸則由外徑D=89mm、壁厚t=2.5mm的鋼管制成，且已知材料的剪切彈

13、性模量G=80GPa。求管的剪應(yīng)力、剪應(yīng)變和相應(yīng)比能。解:由鋼管外徑與壁厚可知02.52.52.9%5%892.586.5ttDDt3283333322 2 10(86.5)102.5 1068.10.851 101168.1 0.851 1029 1029/22xxmmttMPaGuMPakJ m 002可以應(yīng)用薄壁圓筒扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力公式。由截面法知扭距T=，于是2T =DDm 4.40810.5 /nG圖（a)所示傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速 為200r/min， 從主動(dòng)輪 上輸入功率kW，由從動(dòng)輪1、3、4及5輸出的功率分別為10kW、13kW、22kW及10kW。已知材料的許用應(yīng)力MPa,剪切彈性模量GPa，要求m。試選定軸的直徑。1.5m2.5m3 a1.5m1.75m2145n1055132210kW( )b( )( )10453210kW maxmaxmax32max3364595502149200( /16)1616 21496.5 1040 10dNTTdTd 1）由強(qiáng)度平衡條件求直徑作軸上各段功率 分配圖（圖（b）)，它可代表軸的扭距圖。N mm解：=65mm maxmax424921803232 2149 1807.5 1081 100.5dTGddd2)由剛度條件求