材料力學(xué)試題及答案

PAGE1第第36頁共38頁2010—2011材料力學(xué)試題及答案A一、單選題（每小題2分，共10小題，20分)1、工程構(gòu)件要正常安全的工作，必須滿足一定的條件.下列除（）項(xiàng)，其他各項(xiàng)是必須滿足的條件。A、強(qiáng)度條件B、剛度條件C、穩(wěn)定性條件D、硬度條件2、內(nèi)力和應(yīng)力的關(guān)系是（）A、內(nèi)力大于應(yīng)力B、內(nèi)力等于應(yīng)力的代數(shù)和C、內(nèi)力是矢量，應(yīng)力是標(biāo)量D、應(yīng)力是分布內(nèi)力的集度3、根據(jù)圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的平面假設(shè)，可以認(rèn)為圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面（）。A、形狀尺寸不變,直徑線仍為直線.B、形狀尺寸改變,直徑線仍為直線。C、形狀尺寸不變，直徑線不保持直線。D、形狀尺寸改變，直徑線不保持直線。4、建立平面彎曲正應(yīng)力公式，需要考慮的關(guān)系有（）。A、平衡關(guān)系，物理關(guān)系，變形幾何關(guān)系；B、變形幾何關(guān)系,物理關(guān)系,靜力關(guān)系;C、變形幾何關(guān)系，平衡關(guān)系,靜力關(guān)系；D、平衡關(guān)系,物理關(guān)系，靜力關(guān)系；5、利用積分法求梁的變形，不需要用到下面那類條件（）來確定積分常數(shù).A、平衡條件。B、邊界條件。C、連續(xù)性條件.D、光滑性條件。6、圖示交變應(yīng)力的循環(huán)特征、平均應(yīng)力、應(yīng)力幅度分別為（）。A-10、20、10;B30、10、20；C、20、10；D、10、20。7、一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)如下圖所示，則其主應(yīng)力、、分別為().A30MPa、100MPa、50MPaB50MPa、30MPa、—50MPaC50MPa、0、—50Mpa、D-50MPa、30MPa、50MPa8、對(duì)于突加載的情形，系統(tǒng)的動(dòng)荷系數(shù)為（）。A、2B、3C、4D、59、壓桿臨界力的大小，（）。A與壓桿所承受的軸向壓力大小有關(guān)；B與壓桿的柔度大小有關(guān)；C與壓桿材料無關(guān)；D與壓桿的柔度大小無關(guān).10、利用圖乘法計(jì)算彈性梁或者剛架的位移，要求結(jié)構(gòu)滿足三個(gè)條件。以下那個(gè)條件不是必須的（）A、EI為常量B、結(jié)構(gòu)軸線必須為直線。C、圖必須是直線.D、和至少有一個(gè)是直線。二、按要求作圖（共12分)1、做梁的剪力、彎矩圖（10分）2、畫出右圖所示空心圓軸橫截面上沿半徑OA方向的剪應(yīng)力分布示意圖.（2分）三、結(jié)構(gòu)尺寸及受力如圖所示，AB可視為剛體，CD為圓截面鋼桿，直徑為mm,材料為Q235鋼，許用應(yīng)力為MPa，（共15分）（1）求許可載荷。(6分）（2）計(jì)算當(dāng)時(shí)，B點(diǎn)豎向位移（6分）（3)若D處（雙剪切）鉚釘許用切應(yīng)力，試設(shè)計(jì)鉚釘直徑。（3分）四、(13分)在受集中力偶矩Me作用的矩形截面簡支梁中,測(cè)得中性層上k點(diǎn)處沿45o方向的線應(yīng)變?yōu)?，已知材料的E,ν和梁的橫截面及長度尺寸b,h,a，l。試求集中力偶矩Me。AATO五、（14分)如圖所示結(jié)構(gòu)，桿橫截面面積cm2，抗彎截面模量cm3，材料的許用應(yīng)力MPa。圓截面桿,其直徑mm，材料的彈性模量Gpa，，MPa,，，如果壓桿不為細(xì)長桿時(shí)采用直線擬合.、、三處均為球鉸約束，若已知：m，m，kN，穩(wěn)定安全系數(shù)，校核此結(jié)構(gòu)是否安全。六、（12分)重為的物體從高度處自由落下，若已知梁的抗彎剛度為，支座的彈簧剛度為（產(chǎn)生單位長度變形所需的力），且，試求點(diǎn)沖擊撓度。七、（14分）平面剛架如圖所示，為常量，試用力法作其彎距圖。2010—2011材料力學(xué)試題及答案B一、單選或多選題（每小題2分，共10小題，20分）1、工程構(gòu)件要正常安全的工作，必須滿足一定的條件。下列除（）項(xiàng),其他各項(xiàng)是必須滿足的條件。A、強(qiáng)度條件B、剛度條件C、穩(wěn)定性條件D、硬度條件2、內(nèi)力和應(yīng)力的關(guān)系是(）A、內(nèi)力大于應(yīng)力B、內(nèi)力等于應(yīng)力的代數(shù)和C、內(nèi)力是矢量，應(yīng)力是標(biāo)量D、應(yīng)力是分布內(nèi)力的集度3、根據(jù)圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的平面假設(shè)，可以認(rèn)為圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面()。A、形狀尺寸不變，直徑線仍為直線。B、形狀尺寸改變，直徑線仍為直線.C、形狀尺寸不變,直徑線不保持直線。D、形狀尺寸改變，直徑線不保持直線。4、設(shè)某種鋼的屈服應(yīng)力為，彈性模量為?，F(xiàn)將直徑為2mm的鋼絲繞在一個(gè)剛性圓柱上，欲使鋼絲放松后不產(chǎn)生殘余變形，則圓柱直徑不能小于（）.A、0.8米B、1。6米C、2。0米D、2.4米5、利用積分法求梁的變形，不需要用到下面那類條件（）來確定積分常數(shù)。A、平衡條件。B、邊界條件.C、連續(xù)性條件。D、光滑性條件。6、圖示交變應(yīng)力的循環(huán)特征、平均應(yīng)力、應(yīng)力幅度分別為（）。A-10、20、10；B30、10、20；C、20、10；D、10、20。7、一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)如下圖所示,則其主應(yīng)力、、分別為()。A30MPa、100MPa、50MPaB50MPa、30MPa、-50MPaC50MPa、0、—50Mpa、D—50MPa、30MPa、50MPa8、對(duì)于突加載的情形，系統(tǒng)的動(dòng)荷系數(shù)為（)。A、2B、3C、4D、59、壓桿臨界力的大小，（）。A與壓桿所承受的軸向壓力大小有關(guān)；B與壓桿的柔度大小有關(guān)；C與壓桿材料無關(guān);D與壓桿的柔度大小無關(guān)。10、利用圖乘法計(jì)算彈性梁或者剛架的位移，要求桿件滿足三個(gè)條件。以下那個(gè)條件不是必須的（）A、EI為常量B、結(jié)構(gòu)軸線必須為直線。C、圖必須是直線.D、和至少有一個(gè)是直線。二、按要求做圖（10分)（1）做軸力圖(2）做剪力、彎矩圖ABCABC4m3m四、(14分）已知圓軸直徑，在其上邊緣點(diǎn)處測(cè)得縱向線應(yīng)變,在水平直徑平面的外側(cè)點(diǎn)處，測(cè)得,已知材料的彈性模量，泊松比，。若不計(jì)彎曲切應(yīng)力的影響，試求作用在軸上的載荷和的大小。FFdaAB45五、（16分)如圖所示結(jié)構(gòu)，桿橫截面面積cm2，抗彎截面模量cm3，材料的許用應(yīng)力MPa。圓截面桿,其直徑mm，材料的彈性模量Gpa,，MPa，，，如果壓桿不為細(xì)長桿時(shí)采用直線擬合。、、三處均為球鉸約束,若已知：m，m，kN，穩(wěn)定安全系數(shù),試校核此結(jié)構(gòu)是否安全。2010-2011材料力學(xué)A卷參考答案一、選擇題（每空1分)1。D；2。D；3.A；4。C；5。A;6.D；7.B;8。A;9.B；10.C.二、作圖題1、剪力、彎矩圖2、切應(yīng)力分布2分三、解:(1)對(duì)AB 進(jìn)行受力分析（1分）（2分)解得CD桿軸向拉伸與壓縮，由強(qiáng)度條件有(2分)解得(1分)(2）畫出變形圖如下：（2分）根據(jù)胡克定律，有（2分）根據(jù)變形圖得到（2分)（3)鉚釘是雙剪切（1分)由剪切名義應(yīng)力計(jì)算公式得到(1分）解得(1分）四、解：B點(diǎn)的單元體如圖所示B點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)為純剪切狀態(tài)。由廣義胡克定理有(7分)根據(jù)應(yīng)力彎曲剪應(yīng)力公式：(3分）代入廣義胡克定理，得到(3分)五、解：(1）計(jì)算桿的臨界壓力（7分）,所以桿為大柔度桿用歐拉公式計(jì)算臨界壓應(yīng)力和臨界壓力,(2）。(5分）AB桿平衡有:得AB桿拉彎組合變形，彎矩圖和軸力圖下圖所示AB桿最大拉應(yīng)力__+3．校核壓桿穩(wěn)定性足夠 （1分）梁強(qiáng)度足夠(1分）六、解：彈簧引起的靜位移為（3分）梁的靜位移為:（6分）動(dòng)荷系數(shù)(2分）點(diǎn)的動(dòng)撓度（1分)七、解：以C處的約束為多余約束，原結(jié)構(gòu)的基本體系為：（2分）由力法典型方程（1分）(各3分）將和代入力法典型方程,得（2分)剛架的彎矩圖右圖示（2分）2010—2011材料力學(xué)B卷參考答案一、選擇題（每空1分）1。D；2.D；3。A；4.C；5。A；6.D；7.B;8。A;9。B;10。C.二、作圖題Q(KN)102020Q(KN)102020F——+—F——+—2FM(KNm)M(KNm)1010剪力圖4分，彎矩圖5分ABCABC4m3m:解得（6分）(2）設(shè)需要n根鋼絲由鋼絲的強(qiáng)度條件（4分）四、解：B點(diǎn)的單元體如圖所示B點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)為純剪切狀態(tài)。由廣義胡克定理有(8分)根據(jù)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力公式：代入廣義胡克定理,得到（3分）又由應(yīng)變公式，得到得到（5分）五、解：（1）計(jì)算桿的臨界壓力(8分），所以桿為大柔度桿用歐拉公式計(jì)算臨界壓應(yīng)力和臨界壓力，(2）.（6分)AB桿平衡有：得AB桿拉彎組合變形，彎矩圖和軸力圖下圖所示AB桿最大拉應(yīng)力__+3．校核壓桿穩(wěn)定性足夠 （1分）梁強(qiáng)度足夠（1分）六、解：彈簧引起的靜位移為（3分）梁的靜位移為：（8分)動(dòng)荷系數(shù)（2分)ABABCq七、解：以C處的約束為多余約束,原結(jié)構(gòu)的基本體系為基本體系（2分）由力法典型方程（2分）AABC(各4分）將和代入力法典型方程，得剛架的彎矩圖右圖示（2分）材料力學(xué)試題一、填空題（每空2分，共10分)1．根據(jù)強(qiáng)度條件可以進(jìn)行______以及確定許可載荷三個(gè)方面的強(qiáng)度計(jì)算。2.直徑為D的實(shí)心圓軸，最大的許可扭矩為T,若將軸的橫截面積增加一倍,則其最大許可扭矩為______。3.純剪切狀態(tài)屬于______（單、雙、三）向應(yīng)力狀態(tài)。4。構(gòu)件受自由落體沖擊時(shí)，靜變形愈大，則動(dòng)荷系數(shù)_______。5。一梁在集中力F作用下，其應(yīng)變能為U，若將力F改為2F，其他條件不變，則其應(yīng)變能為。二、單項(xiàng)選擇題:（每題3分，共15分)1。扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力公式適用于()桿件。A。任意截面B。任意實(shí)心截面C。任意材料的圓截面D.線彈性材料的圓截面2。梁在某一段內(nèi)作用有向下的均布力時(shí),則在該段內(nèi)彎矩圖是一條（）A。上凸曲線B。下凸曲線C.帶有拐點(diǎn)的曲線D。斜直線3。梁的截面為T字型,Z軸通過橫截面的形心，彎矩圖如圖所示，則有(）。A.最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力位于同一截面CB。最大拉應(yīng)力位于截面C，最大壓應(yīng)力位于截面DC.最大拉應(yīng)力位于截面D,最大壓應(yīng)力位于截面CD.最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力位于同一截面D4.等截面直梁在彎曲變形時(shí),撓曲線的曲率最大發(fā)生在（)處.A。撓度最大B。轉(zhuǎn)角最大C.剪力最大D.彎矩最大5．在單元體的主平面上(）。A．正應(yīng)力一定最大;B.正應(yīng)力一定為零；C.切應(yīng)力一定最小；D。切應(yīng)力一定為零。得分得分三、（13分）作圖題1.（4分）作圖示桿的軸力圖2.（6分)作圖示梁的剪力圖和彎矩圖3KN/m2m3KN/m2m2m2F3F3F3.(3分）作圖示桿的扭矩圖四、（62分）計(jì)算題11111112ABF2.（9分）一傳動(dòng)軸傳遞的外力偶矩為1。06=40MPa，G=80GPa,軸的單位長度許可扭轉(zhuǎn)角［θ］=1°/m，試確定該軸的直徑。q3.（10分）下圖所示矩形截面懸臂梁，已知，，。若許用撓度,,，試求該梁的許可載荷.q4.（6分)單元體各面上的應(yīng)力如圖所示,試求其主應(yīng)力以及最大切應(yīng)力.應(yīng)力單位為MPa。505030W5．（10分）如右圖所示梁、柱混合結(jié)構(gòu)，、、處均為鉸接,當(dāng)重物從高度處自由下落到梁上時(shí),試校核立柱的穩(wěn)定性。已知梁的彈性模量，截面慣性矩，柱的彈性模量,橫截面面積，截面慣性矩，穩(wěn)定安全因數(shù)為.(簡支梁中點(diǎn)撓度）W400400400400400ABCD7。（8分）剛架各部分的相等，試求在一對(duì)力作用下，、兩點(diǎn)之間的相對(duì)位移。（要計(jì)軸力）AABA材料力學(xué)-模擬試題一、單項(xiàng)選擇題1.截面上的全應(yīng)力的方向(）A、平行于截面B、垂直于截面C、可以與截面任意夾角D、與截面無關(guān)2。脆性材料的延伸率（）A、小于5％B、小于等于5%C、大于5％D、大于等于5％3。如圖所示簡支梁，已知C點(diǎn)轉(zhuǎn)角為θ.在其它條件不變的情況下，若將荷載F減小一半，則C點(diǎn)的轉(zhuǎn)角為（）FCA、0.125θFCB、0。5θC、θD、2θ4.危險(xiǎn)截面是（)所在的截面.A、最大面積B、最小面積C、最大應(yīng)力D、最大內(nèi)力5。圖示單元體應(yīng)力狀態(tài),沿x方向的線應(yīng)變?chǔ)舩可表示為(）σyσyτσxC、D、6。描述構(gòu)件上一截面變形前后的夾角叫（）A、線位移B、轉(zhuǎn)角C、線應(yīng)變D、角應(yīng)變7。塑性材料的名義屈服應(yīng)力使用(）A、σS表示B、σb表示C、σp表示D、σ0.2表示8。拉（壓）桿應(yīng)力公式的應(yīng)用條件是（）A、應(yīng)力在比例極限內(nèi)B、應(yīng)力在屈服極限內(nèi)C、外力合力作用線必須沿著桿的軸線D、桿件必須為矩形截面桿9。下列截面中，彎曲中心與其形心重合者是（）A、Z字形型鋼B、槽鋼C、T字形型鋼D、等邊角鋼FC10.如圖所示簡支梁，已知C點(diǎn)轉(zhuǎn)角為θFCA、2θB、4θC、8θD、16θ二、填空題1。用主應(yīng)力表示的第四強(qiáng)度理論的相當(dāng)應(yīng)力是。2.已知自由落體沖擊問題的動(dòng)荷系數(shù)Kd，對(duì)應(yīng)靜載荷問題的最大位移為Δjmax，則沖擊問題的最大位移可以表示為。3。圖示木榫聯(lián)接。橫截面為正方形，邊長為a，聯(lián)接處長度為2t.則木榫聯(lián)接處受剪切面的名義切應(yīng)力等于。FFF2tta4。主平面上的切應(yīng)力等于。5。功的互等定理的表達(dá)式為。6.自由落體沖擊問題的動(dòng)荷系數(shù)為,其中h表示.7。交變應(yīng)力循環(huán)特征值r等于。8。變截面梁的主要優(yōu)點(diǎn)是________________.等強(qiáng)度梁的條件是_____________。9。一受拉彎組合變形的圓截面鋼軸，若用第三強(qiáng)度理論設(shè)計(jì)的直徑為，用第四強(qiáng)度理論設(shè)計(jì)的直徑為，則___.10.若材料服從胡克定律，且物體的變形滿足小變形，則該物體的變形能與載荷之間呈現(xiàn)____________關(guān)系。三、計(jì)算題FWTT1.水輪機(jī)主軸輸出功率P=37500kW,轉(zhuǎn)速n=150r／min，葉輪和主軸共重W=300kN，軸向推力F=5000kN，主軸內(nèi)外徑分別為d=350mm，D=750mmFWTT2。圖示托架，F(xiàn)=20kN，CD桿為剛桿，AB為圓管，外徑D=50mm,內(nèi)徑d=40mm，材料為Q235鋼，彈性模量E=200GPa，a=304MPa,b=1.118MPa，λp=105，λS=61。4，AB桿的規(guī)定穩(wěn)定安全因數(shù)［nst]=2。試校核此托架是否安全。(10分）FFADBC1.5m0.5m303。圖示桁架各桿抗拉壓剛度EA相等，試求各桿的內(nèi)力。（8分）αααlDCBAF4。圖示皮帶輪傳動(dòng)軸尺寸及受力已知,［]=80MPa，按第四強(qiáng)度理論選擇軸的直徑d.10kNA10kNA500BC400400200BD4kN10kN4kNxyzd5.圖示外徑D=100mm,內(nèi)徑d=80mm的鋼管在室溫下進(jìn)行安裝，安裝后鋼管兩端固定，此時(shí)鋼管兩端不受力.已知鋼管材料的線膨脹系數(shù)=12。5×10-6K—1，彈性模量E=210GPa，s=306MPa，p=200MPa，7m7mdDCACABaaFFa/2并求出最大剪力和最大彎矩。(8分）.7。直徑的圓軸受力如下圖所示。已知E=200GPa。今測(cè)得軸向應(yīng)變，橫向應(yīng)變。OC方向應(yīng)變。計(jì)算軸向外力P及扭轉(zhuǎn)力偶矩M。（10分）MMcbcbP45.0°P45.0°aa答案：一、DABCBBACAB二、1.2。3.4。05。6。自由落體的高度7.或8。加工方便，結(jié)構(gòu)優(yōu)化，合理分配載荷;9。等于10。非線性三．1。扭矩軸向主應(yīng)力：第四強(qiáng)度理論為=15。35MPa〈[］所以安全.2。AB桿：柔度i=0.0162F=FAB/2FAB=4F=80KN=17。85>［nst］安全。3.因?yàn)楦鳁U抗拉壓剛度EA相等，所以FA=FB=FC=04.AADCBDCB軸受到的扭矩圖和彎矩圖如下：6R6RBDAT：BDAMy：ACDMz：B段到D段的扭矩為C處B處B、C面可能為危險(xiǎn)面：∴C為危險(xiǎn)截面5.溫升時(shí)，使軸受壓力。這時(shí)軸向載荷作用下的靜不定問題。變形協(xié)調(diào)條件：由此解出軸所受的軸向載荷為1）則臨界載荷2）則臨界載荷3）則臨界載荷1/4F6.1/4F + 3/4F3/4F/3/4Fa3/4Fa1/4Fa1/4Fa最大剪力為3/4F,最大彎矩為3/4Fa。7。(1）測(cè)點(diǎn)O處的應(yīng)力狀態(tài)代入數(shù)值d=20mm,E=200GPa,得：P=20.1KN（2）由廣義胡克定理可知：由二向應(yīng)力狀態(tài)的斜截面應(yīng)力公式得由式可得按切應(yīng)力公式可知：題號(hào)一二三四核總分得分評(píng)卷人(本試題滿分100分,考試時(shí)間120分鐘)選擇題（每題4分,共20分）1、軸向拉伸細(xì)長桿件如圖所示,則正確答案是__________A1-1、2—2面上應(yīng)力皆均勻分布;B1-1面上應(yīng)力非均勻分布，2-2面上應(yīng)力均勻分布；C1—1面上應(yīng)力均勻分布，2—2面上應(yīng)力非均勻分布；D1—1、2—2面上應(yīng)力皆非均勻分布。2、一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)如右圖所示，則其主應(yīng)力、、分別為A30MPa、100MPa、50MPaB50MPa、30MPa、-50MPaC50MPa、0、—50MPaD-50MPa、30MPa、50MPa正確答案是3、對(duì)莫爾積分的下述討論，正確的是