工程力學(xué)(靜力學(xué)與材料力學(xué))習(xí)題及答案 - 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

1、114工程力學(xué)(靜力學(xué)與材料力學(xué))習(xí)題第12章失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則121對(duì)于建立材料在一般應(yīng)力狀態(tài)下的失效判據(jù)與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，試選擇如下合適的論述。逐一進(jìn)行試驗(yàn)，確定極限應(yīng)力；無需進(jìn)行試驗(yàn)，只需關(guān)于失效原因的假說；需要進(jìn)行某些試驗(yàn)，無需關(guān)于失效原因的假說；假設(shè)失效的共同原因，根據(jù)簡單試驗(yàn)結(jié)果。正確答案是。122對(duì)于圖示的應(yīng)力狀態(tài)(bb)若為脆性材料，試分析失xy效可能發(fā)生在：平行于x軸的平面；平行于z軸的平面；平行于Oyz坐標(biāo)面的平面；平行于Oxy坐標(biāo)面的平面。正確答案是。6習(xí)題12-2、12-3圖123對(duì)于圖示的應(yīng)力狀態(tài)，若b=a，且為韌性材料，試根yx據(jù)最大切應(yīng)力準(zhǔn)則，失效可能發(fā)生在：平行于y軸

2、、其法線與x軸的夾角為45的平面，或平行于x軸、其法線與y軸的夾角為45的平面內(nèi)；僅為平行于y軸、法線與z軸的夾角為45的平面；僅為平行于z軸、其法線與x軸的夾角為45的平面；僅為平行于x軸、其法線與y軸的夾角為45的平面。正確答案是。124鑄鐵處于圖示應(yīng)力狀態(tài)下，試分析最容易失效的是：(A)僅圖c；rr(b)11rrU)a-fci(B)圖a和圖b；習(xí)題12-4、12-5圖(C)圖a、b和圖c；(D)圖a、b、c和圖do正確答案是125低碳鋼處于圖示應(yīng)力狀態(tài)下，若根據(jù)最大切應(yīng)力準(zhǔn)則，試分析最容易失效的是：僅圖d；僅圖c；圖c和圖d；圖a、b和圖do正確答案是。126韌性材料所處應(yīng)力狀態(tài)如圖所示

3、，根據(jù)最大切應(yīng)力準(zhǔn)則，試分析二者同時(shí)失效的條件是bt，t=2b/3bt，t=4b/3b=t；127承受內(nèi)壓的兩端封閉的圓柱狀薄壁容器由韌性材料制成。試分析因壓力過大表面出現(xiàn)裂紋時(shí)，裂紋的可能方向是：沿圓柱縱向；沿與圓柱縱向成45角的方向；沿與圓柱縱向成30角的方向；沿環(huán)向。習(xí)題12-7圖128承受內(nèi)壓的兩端封閉的圓柱狀薄壁容器，由脆性材料制成。試分析因壓力過大表面出現(xiàn)裂紋時(shí)，裂紋的可能方向是：沿圓柱縱向；沿與圓柱縱向成45角的方向；沿圓柱環(huán)向；沿與圓柱縱向成30角的方向。正確答案是。129當(dāng)韌性材料和脆性材料制成的兩個(gè)兩端封閉的圓柱形薄壁容器因內(nèi)壓發(fā)生失效時(shí)，試分析斷口特征是：二者斷口均沿著縱

4、截面；二者斷口均沿著橫截面；(C)韌性材料容器斷口平面平行于軸線并與圓周切線方向成45角；脆性材料容器斷口平面沿縱截面；(D)脆性材料容器斷口平面平行于軸線并與圓周切線方向成45角；韌性材料容器斷口沿縱截面。正確答案是。1210有人說，桿件受拉伸時(shí)有bQ的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，現(xiàn)在又講“對(duì)于韌性材料，應(yīng)用最大切應(yīng)力準(zhǔn)則或形狀改變比能準(zhǔn)則”。試問二者是否矛盾？從這里可以得到什么結(jié)論？1211對(duì)于純切應(yīng)力狀態(tài)，若將設(shè)計(jì)準(zhǔn)則寫成T52MPa HYPERLINK l bookmark20 1b-3212400b52b=56.7MPa HYPERLINK l bookmark23 00.9191235應(yīng)力狀態(tài)分別如

5、圖所示。試：應(yīng)用最大切應(yīng)力準(zhǔn)則確定計(jì)算應(yīng)力br3習(xí)題12-35圖1236對(duì)于習(xí)題1234和1235中的兩種應(yīng)力狀態(tài)，若二者的b、t數(shù)值分別相等，且Ib|t|。試：應(yīng)用形狀改變比能準(zhǔn)則，判斷何者較易發(fā)生屈服，并寫出它們的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。1237薄壁圓柱形鍋爐容器的平均直徑為1250mm，最大內(nèi)壓強(qiáng)為23個(gè)大氣壓（1個(gè)大氣壓0.1MPa），在高溫下工作時(shí)材料的屈服應(yīng)力b=182.5MPa。若規(guī)定安全因數(shù)為1.8,試按最大切應(yīng)力準(zhǔn)則設(shè)計(jì)容器的壁s厚。1238平均直徑D=1.8m、壁厚8=14mm的圓柱形容器，承受內(nèi)壓作用。若已知容器為鋼制，其屈服應(yīng)力b=400MPa，要求安全因數(shù)ns=6.0。試用最大切應(yīng)

6、力準(zhǔn)則確定此容器所能承受的最大內(nèi)壓力。ss2用形狀改變比能準(zhǔn)則。1239平均直徑D=1.8m、壁厚8=14mm的圓柱形容器，承受內(nèi)壓作用。若已知容器為鋼制，其屈服應(yīng)力b=400MPa，要求安全因數(shù)ns=6.0。試用形狀改變比能準(zhǔn)則確定此容器所能承受的最大內(nèi)壓力。ss習(xí)題12-40圖1141141241圖示結(jié)構(gòu)中，所有梁的材料、彎曲剛度、梁長等均完全相同；所有桿AB的長度、拉壓剛度等亦完全相等。在圖示四種加載條件下桿AB的穩(wěn)定工作安全因數(shù)nw(a)、nw(b)、nw(c)、nw(d)之間的關(guān)系有如下結(jié)論，試判斷哪一結(jié)論是正確的。TOC o 1-5 h zn(a)=n(b)=n(c)=n(d)；w

7、wwwn(a)工n(b)工n(c)工n(d)；wwwwn(a)=n(b)n(c)n(d)；wwwwn(a)=n(b)n(c)n(d)。wwww正確答案是。習(xí)題12-41圖1242根據(jù)壓桿穩(wěn)定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，壓桿的許可載荷F=%A。當(dāng)橫截面面積A增加一倍時(shí)，試問FPPnstst將按下列四種規(guī)律中的哪一種變化？增加一倍；增加兩倍；增加1/2倍；FP隨著A的增加呈非線性變化。正確答案是。1243圖示壓桿兩端為球鉸約束，截面如圖所示，為200mmX125mmX18mm的不等邊角鋼。桿長l=5m，材料為Q235鋼，其彈性模量E=205GPa。試求壓桿的臨界載荷。習(xí)題12-43圖1244圖示托架中桿AB的直徑d

8、=40mm，長度l=800mm，兩端可視為球鉸鏈約束，材料為Q235鋼，試：求托架的臨界載荷F卩。習(xí)題12-4412-46圖1245圖示托架中桿AB的直徑d=40mm，長度l=800mm，兩端可視為球鉸鏈約束，材料為Q235鋼，若已知工作載荷FP=70kN，并要求桿AB的穩(wěn)定安全因數(shù)nst=2.0，校核托架是否安全。1246圖示托架中桿AB的直徑d=40mm，長度l=800mm，兩端可視為球鉸鏈約束，材料為Q235鋼，若橫梁為No.18熱軋工字鋼，Q=160MPa，試問托架所能承受的最大載荷有沒有變化？1247關(guān)于鋼制細(xì)長壓桿承受軸向壓力達(dá)到分叉載荷之后，還能不能繼續(xù)承載有如下四種答案，試判斷

9、哪一種是正確的。不能。因?yàn)檩d荷達(dá)到臨界值時(shí)屈曲位移將無限制地增加；能。因?yàn)閴簵U一直到折斷時(shí)為止都有承載能力；能。只要橫截面上的最大正應(yīng)力不超過比例極限；不能。因?yàn)槌^分叉載荷后，變形不再是彈性的。1248圖示a、b、c、d四桁架的幾何尺寸、圓桿的橫截面直徑、材料、加力點(diǎn)及加力方向均相同。關(guān)于四桁架所能承受的最大外力Fpmax有如下四種結(jié)論，試判斷哪一種是正確的。(A)FPmax(a)=FPmax(c)FPmax(b)=FPmax(d)；(B)FPmax(a)=FPmax(c)=FPmax(b)=FPmax(d)；(C)FPmax(a)=FPmax(d)FPmax(b)=FPmax(c)；(D)

10、FPmax(a)=FPmax(b)2.0；0.7卩2.0；卩0.5；0.5卩b(b)，bcr(a)=bcr(b)；b(a)=c(b)，bcr(a)bcr(b)；(C)b(a)b(b)，bcr(a)bcr(b)；(D)b(a)b(b)，bcr(a)=bcr(b)o1252提高鋼制大長細(xì)比壓桿承載能力有如下方法。試判斷哪一種是最正確的。減小桿長，減小長度系數(shù)，使壓桿沿橫截面兩形心主軸方向的長細(xì)比相等；增加橫截面面積，減小桿長；(C)增加慣性矩，減小桿長；(D)米用咼強(qiáng)度鋼。1253根據(jù)壓桿穩(wěn)定性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，壓桿的許可載荷(F=Po當(dāng)橫截面面積A增加一倍時(shí)，試分st析壓桿的許可載荷將按下列四種規(guī)律中的

11、哪一種變化？增加1倍；增加2倍；增加1/2倍；壓桿的許可載荷隨著A的增加呈非線性變化。12-54圖示結(jié)構(gòu)中BC為圓截面桿，其直徑D=80mm，AC為邊長A=70mm的正方形截面桿，已知該結(jié)構(gòu)的結(jié)束情況為A端固定，B、C為球鉸。兩桿材料相同為Q235鋼，彈性模量E=210GPa，bp=195MPa，習(xí)題12-54圖114114a=235MPa。它們可以各自獨(dú)立發(fā)生彎曲互不影響。若該結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定安全因數(shù)n=2.5，試求所承受的最sst大安全壓力。1255圖示正方形桁架結(jié)構(gòu)，由五根圓截面鋼桿組成，連接處均為鉸鏈，各桿直徑均為d=40mm,a=1m。材料均為Q235鋼，E=200GPa，nst=1.8。

12、試；l.求結(jié)構(gòu)的許可載荷；2若Fp力的方向與1中相反，問：許可載荷是否改變，若有改變應(yīng)為多少？BD習(xí)題1255圖FP12-56圖示結(jié)構(gòu)中AC與CD桿均用3號(hào)鋼制成，C、D兩處均為球鉸。已知d=20mm，b=100mm，習(xí)題1256圖h=180mm；E=200GPa，a$=240MPa，%=400Mpa;強(qiáng)度安全因數(shù)n=2.0，穩(wěn)定安全因數(shù)nst=3.0o試確定該結(jié)構(gòu)的最大許可載荷。習(xí)題12-57圖rdrDh12-57圖示兩端固定的鋼管在溫度t1=20C時(shí)安裝，此時(shí)桿不受力。已知桿長l=6m，鋼管內(nèi)直徑d=60mm，外直徑D=70mm，材料為Q235鋼，E=206GPa。試問：當(dāng)溫度升高到多少度時(shí)，桿將失穩(wěn)（材料的線膨脹系數(shù)a=12.5x10-/00。1258上端鉸支，下端固定，長1=5.5m的壓桿，由兩根10號(hào)槽鋼焊接而成槽鋼截面對(duì)形心主慣軸Z的慣性矩1=198.3cm4,對(duì)圖11.2中的y軸的慣性矩1y=162.7cm4,截面面積A=12.74cm2,已知桿材料的E=zy200Gpa,Gp=200MPa，許用應(yīng)力LL170MPa，穩(wěn)定安全系數(shù)nst=3.0.試求壓桿的許用載荷。(a)(b)(c)習(xí)題1258圖l1m。各桿的彈性模量b1.12MPa，許用應(yīng)力1259圖示桁架由5根圓截面