北科大材料力學(xué)答案版.doc

北京科技大學(xué) 2012-2013學(xué)年 第 2 學(xué)期 工程力學(xué)AII 試卷（A）院(系) 班級(jí) 學(xué)號(hào) 姓名 試卷卷面成績(jī)占課程考核成績(jī)80%平時(shí) 成績(jī)占20%課程考核成績(jī)題號(hào)一二三四五六小計(jì)得分裝 訂 線 內(nèi) 不 得 答 題自 覺(jué) 遵 守 考 試 規(guī) 則，誠(chéng) 信 考 試，絕 不 作 弊得 分一、 判斷題（20分，每題2分，將“”或者“X”填入題后括號(hào)內(nèi)。）1. 材料力學(xué)主要研究強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問(wèn)題。 （ ）2. 矩形截面梁由剪力引起的剪應(yīng)力在中性層為0,上下邊緣處最大。 （ X ）3. 結(jié)構(gòu)剛度越大,變形越小,也越不容易失穩(wěn)。 （ ）4. 塑性材料和脆性材料的失效破壞機(jī)理是一樣的。 （ X ）5. 單位載荷法等能量方法可以直接用于求梁結(jié)構(gòu)中的最大應(yīng)力。 （ X ）6. 電測(cè)法的基本原理是將結(jié)構(gòu)變形引起電阻絲長(zhǎng)度變化,進(jìn)而導(dǎo)致電阻等電學(xué)物理量的變化,由電學(xué)量的變化反推可得到結(jié)構(gòu)的變形信息。 （ ）7. 低碳鋼扭轉(zhuǎn)破壞試驗(yàn)后其斷口平面與軸線垂直。 （ ）8. 測(cè)低碳鋼的彈性模量與泊松比時(shí)在其上下表面各貼一個(gè)應(yīng)變片,其主要考慮是得到雙倍的應(yīng)變值,因?yàn)樵酱蟮奈锢砹繙y(cè)量精度一般越高。 （ X ）9. 鑄鐵試件的拉伸和扭轉(zhuǎn)失效,主要原因都是最大剪應(yīng)力超過(guò)了許用值。 （ X ）10. 對(duì)于主要受擠壓的結(jié)構(gòu)件,允許結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)部分的塑性變形。 （ ） 工程力學(xué)AII 試卷 第 6 頁(yè) 共 6 頁(yè)得 分BCADMqPH二、如圖所示外伸梁，B為固定鉸，C為移動(dòng)鉸，A端受集中力P=10 kN，B點(diǎn)受一集中力偶M=40 kNm，HD段受均布力q=10 kN/m，AB、BH、HC和CD各段的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)=1 m，試作出梁的彎矩圖和剪力圖。（20分）解：解除B點(diǎn)和C點(diǎn)約束，分別代之以約束反力NB和NC，由，即 (2分)由，即 (2分)剪力圖、彎矩圖各分成四段，每段2分，一共16分，加上支反力4分，共計(jì)20分。得 分三、AqCDB在簡(jiǎn)支梁AB的內(nèi)部多安置一個(gè)活動(dòng)鉸C，如圖所示。AD和DC均長(zhǎng)2 m，CB長(zhǎng)度為1 m，DC上均布載荷q=10 kN/m。求A、B、C三個(gè)支座的約束反力。（15分）裝 訂 線 內(nèi) 不 得 答 題自 覺(jué) 遵 守 考 試 規(guī) 則，誠(chéng) 信 考 試，絕 不 作 弊ABFCab已知受集中力的長(zhǎng)為l簡(jiǎn)支梁的撓度函數(shù)如下(抗彎剛度EI)： 解：這是一度靜不定問(wèn)題，解除C點(diǎn)多余約束，代之以約束反力RC，C點(diǎn)變形協(xié)調(diào)條件為撓度為0。 （2分）由RC在C點(diǎn)引起的撓度為： （3分）由q在C點(diǎn)引起的撓度為： （3分）由變形協(xié)調(diào)條件可得： （3分） 由，可得 （2分）由，可得 （2分）不寫(xiě)方向各扣一分。得 分四、圖示圓截面懸臂梁，受三個(gè)集中力Px、Py和Pz分別為100 kN、3 kN和4 kN，扭矩Me為200 Nm，梁的直徑D = 80 mm，長(zhǎng)度L = 1 m，彈性模量為200 GPa，許用應(yīng)力 = 200 MPa。在忽略剪力引起的切應(yīng)力的情況下，試按第三強(qiáng)度理論校核梁的強(qiáng)度。（10分）這是拉彎扭組合變形情況。 （1分）裝 訂 線 內(nèi) 不 得 答 題自 覺(jué) 遵 守 考 試 規(guī) 則，誠(chéng) 信 考 試，絕 不 作 弊危險(xiǎn)截面在固定端A截面，危險(xiǎn)點(diǎn)受力狀態(tài)為拉剪組合。 （2分）其中拉應(yīng)力為： （2分）剪應(yīng)力為： （2分）由第三強(qiáng)度理論： （2分）結(jié)構(gòu)是安全的。 （2分）得 分五、圖示結(jié)構(gòu)四根桿均為圓形截面鑄鐵。彈性模量 E=100 GPa，許可壓應(yīng)力為 MPa，許可拉應(yīng)力為 MPa。其他材料參數(shù)，, 穩(wěn)定安全系數(shù)為。BD的直徑為d1=30 mm，DC和CE的直徑為d2=10 mm，AC的直徑為d3=20 mm，試求：最大工作載荷。（20分）ADBEC解：對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析發(fā)現(xiàn)，BD桿受壓，CE桿受拉，CD不受力。 （1分） 由 ，可得 （2分）由 ，可得 （2分）由CE桿的強(qiáng)度條件，可得 （3分）對(duì)于壓桿BD來(lái)說(shuō)， （2分）BD為大柔度桿，由其穩(wěn)定性條件，可得 （3分）AC為受彎曲作用的梁，其最大彎矩在B截面為2P Nm，由強(qiáng)度條件 （2分），可得 （3分）綜上可知，結(jié)構(gòu)最大工作載荷為5.22 kN。 （2分）得 分六、圖示結(jié)構(gòu)AB和BC段長(zhǎng)度均為a，抗彎剛度分別為EI1和EI2，拉壓剛度分別為EA1和EA2，不考慮剪力引起的剪應(yīng)力，試用能量方法求解A點(diǎn)豎直位移及轉(zhuǎn)角。（15分）裝 訂 線 內(nèi) 不 得 答 題自 覺(jué) 遵 守 考 試 規(guī) 則，誠(chéng) 信 考 試，絕 不 作 弊 解：在A點(diǎn)施加豎直向下的單位集中載荷1)列原載荷引起的內(nèi)力方程: