福建船政交通職業(yè)學(xué)院《工程有限元法及數(shù)值分析》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學(xué)號：凡年級專業(yè)、姓名、學(xué)號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁福建船政交通職業(yè)學(xué)院

《工程有限元法及數(shù)值分析》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題2分，共30分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在研究質(zhì)點的運動時，常常需要用到運動學(xué)方程。對于勻變速直線運動，以下哪個運動學(xué)公式是錯誤的？（）A.v=v0+atB.s=v0t+1/2at^2C.v^2=v0^2+2asD.s=(v+v0)t/2，其中v是末速度，v0是初速度2、在一個豎直放置的光滑圓管內(nèi)，有一個小球在其中做圓周運動。已知圓管半徑為R，小球在最高點的速度為v。要使小球能通過最高點，v應(yīng)滿足什么條件？（）A.v≥0B.v≥√gRC.v≥√2gRD.v≥√3gR3、在一個固定的光滑圓弧軌道上，有一個質(zhì)量為m的小球從頂端由靜止下滑，圓弧軌道半徑為R，重力加速度為g，以下關(guān)于小球滑到軌道底端時速度大小的表達(dá)式，正確的是？（）A.√(gR)B.√(2gR)C.√(3gR)D.2√(gR)4、在研究機械能守恒定律時，需要考慮物體的動能和勢能的變化。以下關(guān)于機械能守恒的條件，哪一項是不正確的？（）A.只有重力或彈力做功B.物體所受的合外力為零C.除重力和彈力外，其他力做功之和為零D.沒有摩擦力和空氣阻力做功5、一質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上受到水平力F的作用，從靜止開始運動。經(jīng)過時間t，力F做功為W。若力F的大小不變，方向改為與原來相反，作用時間仍為t，力F做功為多少？（）A.-WB.WC.2WD.-2W6、一個物體在豎直方向上做自由落體運動，經(jīng)過A、B兩點的速度分別為v1、v2，A、B兩點的距離為h，以下關(guān)于物體經(jīng)過A、B兩點所用時間的表達(dá)式，正確的是？（）A.（v2-v1）/gB.（v2^2-v1^2）/（2gh）C.2h/（v2+v1）D.（v2-v1）/（2g）7、一物體在粗糙水平面上受到水平力F的作用做直線運動，其加速度a與力F的關(guān)系圖像如圖所示。則物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為多少？（）A.直線的斜率B.直線在縱坐標(biāo)上的截距C.直線在橫坐標(biāo)上的截距D.無法確定8、一質(zhì)量為m的帶電粒子在電場強度為E的勻強電場中，從靜止開始運動，經(jīng)過時間t，速度為v。則粒子的電荷量為多少？（）A.mtv/EB.mtv/2EC.2mtv/ED.mtv2/E9、一物體從高處自由下落，經(jīng)過時間t落地，忽略空氣阻力，其下落高度h與時間t的關(guān)系滿足h=1/2gt^2，若g=10m/s^2，經(jīng)過3秒，物體下落的高度約為多少？（）A.15米B.30米C.45米D.60米10、在光滑水平面上有兩個質(zhì)量相同的小球A和B，A球以速度v向右運動，B球靜止，兩球發(fā)生正碰后粘在一起，共同速度是多少？（）A.v/2B.vC.2vD.011、一個質(zhì)量為m的物體，在一個與水平方向成α角的斜面上勻速下滑。已知斜面的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，則物體受到的摩擦力大小為多少？（）A.μmgcosαB.mgsinαC.μmgD.mg(sinα-μcosα)12、一根輕質(zhì)彈簧，原長為L0，勁度系數(shù)為k?，F(xiàn)將彈簧一端固定，另一端施加一個水平向右的力F，使彈簧伸長到L。則力F所做的功為多少？（）A.1/2k(L-L0)^2B.k(L-L0)^2C.1/2kL^2-1/2kL0^2D.kL^2-kL0^213、在流體的流動中，粘性是一個重要的性質(zhì)。對于粘性流體，在管道中流動時，以下哪個位置的流速最大？（）A.管道中心B.管道壁面C.管道的任意位置流速相同D.無法確定14、在一個絕熱容器中，有一定質(zhì)量的理想氣體，壓強為P，體積為V，溫度為T?，F(xiàn)對氣體進(jìn)行絕熱壓縮，使其體積變?yōu)閂/2，則氣體的壓強和溫度分別變?yōu)槎嗌?？（）A.2P，2TB.2P，√2TC.4P，2TD.4P，√2T15、在一個水平向右的勻強電場中，有一個帶電荷量為+q、質(zhì)量為m的粒子，初速度為v0，與電場方向成θ角斜向上拋出。忽略重力，粒子在電場中的運動軌跡為一條拋物線，電場強度為E，則粒子沿電場方向的加速度大小為多少？（）A.qEsinθ/mB.qEcosθ/mC.qE/mD.qEtanθ/m二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）分析在研究彎曲梁的應(yīng)力和變形時，怎樣運用彎矩和剪力的關(guān)系以及撓曲線近似微分方程來求解梁的彎曲問題？2、（本題5分）探討在研究材料的斷裂韌性測試方法時，如何選擇合適的試樣類型和加載方式來準(zhǔn)確測量材料的斷裂韌性？3、（本題5分）在研究物體的曲線運動時，請闡述切向加速度和法向加速度的物理意義，并舉例說明如何通過這兩個加速度來描述物體的運動軌跡。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)分析材料的疲勞力學(xué)性能和疲勞壽命預(yù)測方法，探討材料在循環(huán)載荷作用下的損傷積累和失效機制。研究疲勞試驗的設(shè)計和數(shù)據(jù)處理，分析疲勞力學(xué)在機械結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計中的應(yīng)用。2、（本題5分）全面論述力學(xué)中的數(shù)值模擬方法的比較和選擇，包括有限差分法、有限體積法和邊界元法。分析不同方法的優(yōu)缺點和適用范圍，以及在具體力學(xué)問題中的應(yīng)用實例。3、（本題5分）詳細(xì)分析多體系統(tǒng)的動力學(xué)問題，如機械臂的運動控制、衛(wèi)星編隊飛行等。建立多體系統(tǒng)的運動方程和約束條件，運用數(shù)值方法或解析方法求解系統(tǒng)的運動軌跡和受力情況，討論多體系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制策略。4、（本題5分）深入論述功和能的關(guān)系，包括功的定義、計算方法以及各種形式的能量（動能、勢能、內(nèi)能等）的概念和特點。分析在不同的力學(xué)過程中，功如何轉(zhuǎn)化為能量，以及能量守恒定律的意義和應(yīng)用。探討如何利用功能關(guān)系解決復(fù)雜的力學(xué)問題。5、（本題5分）深入論述材料力學(xué)中的組合變形問題，包括拉伸（壓縮）與彎曲的組合、彎曲與扭轉(zhuǎn)的組合等情況的應(yīng)力分析和強度計算。分析在實際工程結(jié)構(gòu)中常見的組合變形形式，探討如何進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計以承受多種載荷。四、計算題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一個質(zhì)量為8kg的物體在水平地面上，受到一個水平向左的拉力F作用，F(xiàn)隨時間t變化的圖像如圖所示，動摩擦因數(shù)為0.