工程力學習題冊-答案

1、工程力學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。其變形特點是桿件沿軸線方向伸長或縮而二M構(gòu)件特點是等截面直桿。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、壓變形時的內(nèi)力稱為軸力。剪切變形時的內(nèi)力稱為剪力,扭轉(zhuǎn)變形時的內(nèi)力稱為扭矩,彎曲變形時的內(nèi)力稱為剪力與彎矩。4 .構(gòu)件在外力作用下，_單位面積上_的內(nèi)力稱為應力。軸向拉、壓時，由于應力與橫截面垂直_,故稱為_正應力；計算公式b=Fn/A;單位是N

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

3、。10 .實驗時通常用低碳鋼代表塑性材料,用灰鑄鐵代表脆性材料。11 .應力變化不大，應變顯著增大，從而產(chǎn)生明顯的塑性變形的現(xiàn)象，稱為屈服。12 .衡量材料強度的兩個重要指標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的應力稱為危險應力或極限應力，以符號工表示。對于塑性材料，危險應力為外；對于脆性材料，危險應力為Rm16 .材料的危險應力除以一個大于1的系數(shù)n作為材料的許用應力,它是構(gòu)件安全工作時允許承第1頁共6頁工程力學第五章受的_最大應力_。用符號.n稱

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)件的強度不夠是指其工作應力_太工_構(gòu)件材料的許用應力。19 .拉(壓)桿強度條件可用于解決校核強度、選擇截面尺寸和確定許可載荷三類問題。二、判斷題(正確的打，錯誤的打“X”)1 .軸向拉(壓)時，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，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軸向外力，從桿件的不同部位截開時

5、求得的軸力都相同。7 .正應力是指垂直于桿件橫截面的應力，它又分為正值正應力和負值正應力。8 .應力方向垂直于桿軸線，應力表示了桿件所受內(nèi)力的強弱程度。9 .當桿件受拉伸時，絕對變形L為負值。10 .當桿件受壓縮時，其線應變£為負值。11 .兩根材料不同、長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)兩桿的應力相同。(3)兩桿的絕對變形相同。(4)兩桿的相對變形相同。(5)材料的許用應力相同。(6)兩桿的強度相同。12 .構(gòu)件的工作應力可以和其極限應力相等。13 .設(shè)計構(gòu)件時，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)對應a點的應力稱為比例極限。(2)對應b點的應力稱為屈服極限。(V)(X)(V)(V)(X)(x)(x)(x)(x)(V)(V)(V)(X)(x)(x)(x)(x)(x)(V)(V)(X)(3)對應d點的應力稱為強化極限。圖5-2三、選擇題(把正確答案的序號填入對應題號前的括號內(nèi))(C)1.圖5-3中，真正符合拉桿受力特點的是圖第2頁共6頁工程力學第五章丸B-C.圖5-3(D)2.為研究構(gòu)件的內(nèi)力和應力，材料力學中廣泛使用了法。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)，應力和應變。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力是材料的。A.許用應力B.屈服極限C.強度極限D(zhuǎn).比例極限(A)12.構(gòu)件的許用應b力是保證構(gòu)件安全工作的。A,最高工作應力B.最低工作應力C.平均工作應力(A)13.按照強度條件，

9、構(gòu)件危險截面上的工作應力不應超過材料的。A.許用應力B.極限應力C.破壞應力(A)14.拉(壓)桿的危險截面必為全桿中的橫截面。A.正應力最大B.面積最大C.軸力最大第3頁共6頁工程力學第五章四、簡答題1,低碳鋼試件從開始拉伸到斷裂的整個過程中，經(jīng)過哪幾個階段？有哪些變形現(xiàn)象？答：要經(jīng)過四個階段：（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）強化階段，產(chǎn)生強化現(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突然斷裂，無屈服現(xiàn)象。

10、（2）塑性材料拉伸和壓縮時的比例極限、屈服極限和彈性模量均相同，因為塑性材料一般不允許達到屈服極限，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低于抵抗壓縮的能力。3,衡量脆性材料強度的指標是什么？為什么？答：灰鑄鐵等一類脆性材料拉伸時的應力一應變曲線無明顯的直線階段和屈服階段，在應力不大的情況下就突然斷裂，所以，抗拉強度Rm是衡量脆性材料強度的唯一指標。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，把危險應力（T0除以大于1的系數(shù)作為強度儲備。此系數(shù)稱為安全系數(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?它取得過大或過小會引起怎樣的后果？答：為了保證強度儲備和構(gòu)件的安全工作，安全系數(shù)一定要大于1。取得過大會造成材料的浪費;取得過小又不能滿足強度要求。五、計算題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頁共6頁工程力學第五章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、應力大小，并指出是拉應力還是壓應力。解：（a）叫=Fn"A=-4父1000/1000=-4MPa（壓應力）仃2=Fn2/A=-1000/1000=-1MPa（壓應力）（b）%=FN1/A=-1m1000/1000=-1MPa（壓應力）仃2=FN2/A=11000/1000=1MPa（拉應力）。3=Fn3/A=-1父1000/1000=-1MPa（壓應力）3 .長0.3m的桿，橫截面積為300mrnf,受拉力30000N后伸長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（拉應力）（T2=Fn2/A2=50X103/200=250MPa（拉應力）（T3=Fn3/A3=50X103/250=200MPa（拉應力）第5頁共6頁工程力學第五章5 .飛機操縱系統(tǒng)有一鋼索，長度L=3m,承受拉力F=24kN,材料的彈性模量E=200GPa,鋼索必須同時滿足以下兩個條件：(1)應力不超過140MPa(2)伸長量不超過2mm問此鋼索的橫截面面積至少應有多大？解：(1)由于鋼索只在兩端受拉力，故各截面上軸力相等FN=24kN由強度條件仃=Fn宅b可得：AFnb24103一1402=171.4mm(2)由題意可知：LL=FnL。£2mmEAAf24103310323=1