材料力學(xué)試卷及答案

O(∩_∩)OPAGE1一、低碳鋼試件的拉伸圖分為、、、四個階段。(10分)二、三角架受力如圖所示。已知F=20kN,拉桿BC采用Q235圓鋼，［鋼］=140MPa,壓桿AB采用橫截面為正方形的松木，[木]=10MPa，試用強(qiáng)度條件選擇拉桿BC的直徑d和壓桿AB的橫截面邊長a。(15分)FCFCAB三、實心圓軸的直徑D＝60mm。傳遞功率P＝70kW，軸的轉(zhuǎn)速n＝180r/min，材料的許用切應(yīng)力[]＝100MPa，試校核該軸的強(qiáng)度。（10分）四、試?yán)L制圖示外伸梁的剪力圖和彎矩圖，q、a均為已知。（15分）五、圖示為一外伸梁，l=2m，荷載F=8kN，材料的許用應(yīng)力[]=150MPa，試校核該梁的正應(yīng)力強(qiáng)度。(15分)llllFABDC4F100mm100mm60mm 六、單元體應(yīng)力如圖所示，試計算主應(yīng)力，并求第四強(qiáng)度理論的相當(dāng)應(yīng)力。(10分)xx＝100MPax＝100MPay＝100MPa七、圖示矩形截面柱承受壓力F1=100kN和F2=45kN的作用，F(xiàn)2與軸線的偏心距e=200mm。b=180mm，h=300mm。求max和min。（15分）八、圖示圓桿直徑d=100mm，材料為Q235鋼，E=200GPa，p=100，試求壓桿的臨界力Fcr。(10分)FcrdFcrd3m《材料力學(xué)》試卷（1）答案及評分標(biāo)準(zhǔn)彈性階段、屈服階段、強(qiáng)化階段、頸縮斷裂階段。評分標(biāo)準(zhǔn)：各2.5分。d=15mm;a=34mm．評分標(biāo)準(zhǔn)：軸力5分，d結(jié)果5分，a結(jié)果5分。=87.５ＭＰa,強(qiáng)度足夠．評分標(biāo)準(zhǔn)：T3分，公式4分，結(jié)果3分。四、FSFS圖——+M圖qa2qa2／2(+)AM圖1..5qaF(+)AM圖1..5qaFS圖評分標(biāo)準(zhǔn)：受力圖、支座反力5分，剪力圖5分，彎矩圖5分。五、max=155.8MPa＞［］=100MPa，但沒超過許用應(yīng)力的5%，安全．評分標(biāo)準(zhǔn)：彎矩5分，截面幾何參數(shù)3分，正應(yīng)力公式5分，結(jié)果2分。六、（1）１＝１４１.42MPa，＝０，３＝１４１.42MPa；（2）r4=245MPa。評分標(biāo)準(zhǔn)：主應(yīng)力5分，相當(dāng)應(yīng)力5分。七、max=０.64MPa，min=-6.04MPa。評分標(biāo)準(zhǔn)：內(nèi)力5分，公式6分，結(jié)果4分。q八、Ｆcr=53.39kNq評分標(biāo)準(zhǔn)：柔度3分，公式5分，結(jié)果2分。一、什么是強(qiáng)度失效、剛度失效和穩(wěn)定性失效？二、如圖中實線所示構(gòu)件內(nèi)正方形微元，受力后變形為圖中虛線的菱形，則微元的剪應(yīng)變?yōu)椋緼、B、C、D、答案：D三、材料力學(xué)中的內(nèi)力是指（）。A、物體內(nèi)部的力。B、物體內(nèi)部各質(zhì)點間的相互作用力。C、由外力作用引起的各質(zhì)點間相互作用力的改變量。D、由外力作用引起的某一截面兩側(cè)各質(zhì)點間相互作用力的合力的改變量。答案：B四、為保證機(jī)械和工程結(jié)構(gòu)的正常工作，其中各構(gòu)件一般應(yīng)滿足、和三方面的要求。答案：強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性五、截面上任一點處的全應(yīng)力一般可分解為方向和方向的分量。前者稱為該點的，用表示；后者稱為該點的，用表示。答案：略第二章內(nèi)力分析畫出圖示各梁的Q、M圖。qaqa3.5qaqa2qaaa1.5qaQ圖1.5qaqa2.5qaqa2qa2M圖AABCDqaqqa/49qa/4aaaqaqa/45qa/4qa2/4qa2CC1m1m1mDBAM=5kNmP=10kN2qa3qa2qa2a2.5kN.m2.5kN.m2.5kN7.5kN5kN.m2qa4qaqa22qa25qa2第三章拉伸與壓縮一、概念題1、畫出低碳鋼拉伸時曲線的大致形狀，并在圖上標(biāo)出相應(yīng)地應(yīng)力特征值。2、a、b、c三種材料的應(yīng)力～應(yīng)變曲線如圖所示。其中強(qiáng)度最高的材料是；彈性模量最小的材料是；塑性最好的材料是。aabcO答案：a、c、c3、延伸率公式中指的是?答案：DA、斷裂時試件的長度；B、斷裂后試件的長度；C、斷裂時試驗段的長度；D、斷裂后試驗段的長度。4、影響桿件工作應(yīng)力的因素有（）；影響極限應(yīng)力的因素有（）；影響許用應(yīng)力的因素有（）。A、載荷B、材料性質(zhì)C、截面尺寸D、工作條件答案：ACBBD5、對于材料，通常以產(chǎn)生0.2%的時所對應(yīng)的作為屈服極限，稱為材料的屈服強(qiáng)度，并用記號表示。答案：無明顯屈服階段的塑性材料、塑性應(yīng)變、應(yīng)力、。ABCG2m4m二、圖示為簡易懸臂式吊車簡圖，斜桿由兩根50×50×5的等邊角鋼組成，橫截面面積為961mm；水平桿由兩根10號槽鋼組成，橫截面面積為2548mm。材料都是A3鋼，許用應(yīng)力。不計兩桿的自重，求允許的最大起吊重量ABCG2m4m三、圖示變截面桿由兩種材料制成。AE段為銅質(zhì)，EC段為鋼質(zhì)。鋼的許用應(yīng)力，銅的許用應(yīng)力為。AB段橫截面面積是BC段橫截面面積的兩倍，。外力作用線沿桿軸線方向，。試對此桿進(jìn)行強(qiáng)度校核。又若已知，。試計算桿的縱向變形和AB截面的相對位移。銅桿壓應(yīng)力鋼桿拉應(yīng)力四、圖示結(jié)構(gòu)，矩形截面梁AB和圓形截面桿CD所用材料相同，已知材料許用應(yīng)力。CD桿的直徑d=20mm，試求CDABCDAB1.5mP2m1m12070（2）畫出梁危險截面的正應(yīng)力分布圖。剪切一、判斷剪切面和擠壓面時應(yīng)注意：剪切面是構(gòu)件的兩部分有發(fā)生的平面；擠壓面是構(gòu)件的表面。答案：相互錯動、接觸二、圖示螺釘桿穿過剛度較大的水平梁并由螺帽懸掛，螺桿下端懸掛一重為P的物體。試分別寫出螺釘?shù)募羟袘?yīng)力；擠壓應(yīng)力；拉伸應(yīng)力。答案：拉伸強(qiáng)度：剪切強(qiáng)度：擠壓強(qiáng)度：h=10mmh=10mmd=20mmD=40mmP=40kN三、拉桿頭部尺寸如圖所示，已知接頭的許用切應(yīng)力100MPah=10mmh=10mmd=20mmD=40mmP=40kNPat四、如圖所示，厚度為t的基礎(chǔ)上有一方柱，柱受軸向壓力P作用，則基礎(chǔ)的剪切面面積為Pat答案：A=2atAbs=a2五、如圖所示兩板用圓錐銷聯(lián)結(jié)，則圓錐銷的受剪切面積為（）；計算擠壓面積為（）。PPDdhPPDdhhC、D、E、F、答案：D、F第五章扭轉(zhuǎn)一、實心圓軸1和空心圓軸2橫截面面積相同，受相同的扭矩作用，若空心圓軸的內(nèi)、外徑之比=0.6，求空心圓軸與實心圓軸最大切應(yīng)力之比。答案：0.588二、試畫出下列各圓截面上的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力分布MMM答案：略三、在圖示受扭圓軸橫截面上的剪應(yīng)力分布圖中，正確答案是。TTTTTTTT(A)(B)(C)(D)答案：D四、一內(nèi)外徑之比為=d/D的空心圓軸，當(dāng)兩端承受扭轉(zhuǎn)力偶矩時，橫截面上的最大剪應(yīng)力為，則內(nèi)圓周處的剪應(yīng)力有四種答案：（A）；（B）；（C）(1-a3)；（D）(1-a4)正確答案是。答案：B五、兩根直徑相同而長度及材料不同的圓軸，在相同扭矩作用下，其最大切應(yīng)力和單位長度扭轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系是（）。A、，B、，C、，D、，答案：B六、在扭轉(zhuǎn)破壞實驗中，低碳鋼圓試樣沿剪斷；鑄鐵圓試樣沿拉斷。答案：橫截面、近似450斜截面第六章彎曲應(yīng)力一、概念題1、圖示鑄鐵簡支梁，當(dāng)梁的橫截面面積一定時，最合理的截面形狀是?AABPaaABCD答案：D2、畫出懸臂梁任一截面上彎曲正應(yīng)力及剪應(yīng)力分布。答案：略3、為了提高梁的承載能力，梁的支座有圖示四種方案，合理方案是。qll/5qll/5q4l/5qll/5l/5q3l/5(A)(B)(C)(D)答案：DPld4、如圖所示圓截面懸臂梁，若梁的其他條件不變，而直徑增加一倍，則其最大正應(yīng)力是原來的Pld答案：八分之一5、梁的橫截面形狀如圖所示。圓截面上半部有一圓孔。在xoy平面內(nèi)作用有正彎矩M，(1)試畫出正應(yīng)力分布圖；(2)絕對值最大的正應(yīng)力位置有以下四種答案：A、a點B、b點C、c點D、d點正確答案是。答案：1、略；2、a點。二、圖示簡支梁AB，若梁長，抗彎截面模量和許用應(yīng)力均為已知。試求：（1）當(dāng)載荷直接作用在主梁AB上時（圖a），求梁的許可載荷。（2）若加一長為的輔助梁CD，如圖b所示。不考慮輔助梁的強(qiáng)度，求梁的許用載荷。（3）若輔助梁CD的抗彎截面模量和許用應(yīng)力與主梁AB相同，求的合理長度。(a)(a)l/2Pl/2ABPa/2l/2ABCD(b)答案：100kN1m50kNRA=25kNACBDy2=80mm形心Cy1=180mmy1m1m三、鑄鐵梁載荷及反力如圖所示，。已知：100kN1m50kNRA=25kNACBDy2=80mm形心Cy1=180mmy1m1m答案：1、略2、（C截面的上邊緣各點）（B截面的上邊緣各點）四、圖示T形截面簡支梁,[]=30Mpa,[]=60Mpa,=763×,E=120Gpa。求：（1）梁的許用載荷[P]；（2）若梁倒置，[P]=？。AAB1m1mz52120202080（單位：mm）P答案：由（1）（2）aaaaPP2Pbh五、圖示矩形截面木梁。已知aaaaPP2Pbh答案：由第七章彎曲變形qCBAl1l2D一、圖示連續(xù)梁中，梁AB與BC用鉸鏈聯(lián)接，A處為固定端約束，qCBAl1l2D答案：aaaaaamm答案：左段各點無位移；中段上彎，且開口向上；右段不彎曲，但有牽連位移。三、簡支梁如圖所示,試寫出當(dāng)用積分法求梁的撓度時確定積分常數(shù)的支承條件和連續(xù)條件。AAabBCkyxP答案：四、等截面直梁在彎曲變形時，撓曲線曲率最大發(fā)生在（）處。A、撓度最大B、轉(zhuǎn)角最大C、剪力最大D、彎矩最大答案：D五、用疊加法求梁的位移時，應(yīng)滿足的條件是：1.；2.。答案：線彈性、小變形第九章應(yīng)力狀態(tài)與強(qiáng)度理論一、概念題1.對于圖示三種應(yīng)力狀態(tài)(a)、(b)、(c)之間的關(guān)系,有下列四種答案：A、三種應(yīng)力狀態(tài)等價；B、三種應(yīng)力狀態(tài)均不等價；C、(b)和(c)等價；D、(a)和(c)等價。正確的答案是。45°45°-（a）（b）（c）答案：D2.圖示單元體的三個主應(yīng)力為：；；。答案：、、3.承受軸向拉壓的等截面桿，在桿內(nèi)任一點處（）。A、無切應(yīng)力B、無切應(yīng)變C、縱截面無正應(yīng)力D、無橫向線應(yīng)變答案：C4.若單元體任一截面上的切應(yīng)力均為零，試?yán)L出該單元體可能有的平面應(yīng)力狀態(tài)。答案：略5.第一和第二強(qiáng)度理論只適用于脆性材料；第三和第四強(qiáng)度理論只適用于塑性材料。這種說法是否正確，為什么？402040二、受力構(gòu)件內(nèi)某點處，原始單元體應(yīng)力如圖所示。試求主應(yīng)力、主平面方位角和最大切應(yīng)力。（單位402040答案：單位：MPa三、已知平面應(yīng)力狀態(tài)如圖所示（單位MPa），試求：（1）主應(yīng)力；（2）該平面內(nèi)的最大切應(yīng)力。20502050301530025A301530025ACDpPP五、兩端封閉的鑄鐵圓筒，其內(nèi)徑d=100mm，壁厚t=10mm，承受內(nèi)壓p=5MPa，并且在兩端受軸向壓力P=100kN的作用，材料的許用拉應(yīng)力[DpPP答案：環(huán)向30.25徑向15.125-7.23=28.937=-13.81第三相當(dāng)應(yīng)力44.06不滿足強(qiáng)度條件。第九章組合變形一、概念題1.圖示結(jié)構(gòu)中，桿1發(fā)生變形；桿2發(fā)生變形；桿3發(fā)生變形。答案：拉伸、壓縮、彎曲2.應(yīng)用疊加原理分析組合變形桿內(nèi)的應(yīng)力，應(yīng)滿足的條件為：1.；2.。答案：線彈性、小變形3.斜彎曲時危險點處于向應(yīng)力狀態(tài)；拉（壓）與彎曲組合變形時危險點處于向應(yīng)力狀態(tài)；扭轉(zhuǎn)與彎曲組合變形時危險點處于向應(yīng)力狀態(tài)。答案：單、單、雙4.構(gòu)件受偏心壓力作用時，外力作用點離截面形心愈近，則中性軸距形心愈；當(dāng)外力作用點位于截面形心附近一區(qū)域內(nèi)時，可保證截面上不產(chǎn)生拉應(yīng)力，這一區(qū)域成為。答案：近、壓力中心5.在斜彎曲中，橫截面上危險點的最大正應(yīng)力、截面撓度都分別等于兩相互垂直平面內(nèi)的彎曲正應(yīng)力、撓度的疊加，這兩種疊加有何不同。答案：代數(shù)疊加、矢量疊加zxABC100mm50mmyP二、圖示ABC折桿，C端受平行于y軸的力P=1kN，材料為鋼質(zhì)，[]=16zxABC100mm50mmyP答案：危險截面：固定端ODBAC350300300三、等截面鋼軸如圖所示。主動輪C上的力為水平方向，直徑為500，從動輪的直徑為800，鋼軸材料的許用應(yīng)力MPaODBAC350300300答案：危險截面為B處橫截面。PPahb四、圖示為中間開有切槽的板，已知，，，。試求板內(nèi)最大應(yīng)力，并與沒有開口時比較。PPahb答案：開口不開口lm五、已知圖示鋼桿的，，m=4kNm，l=0.5m，直徑d=100mm，=160Mpa。校核該桿的強(qiáng)度。lm答案：L/2PZL/2BAMezxCyCDyzPZMel/2l/2六、圖示銑刀L/2PZL/2BAMezxCyCDyzPZMel/2l/2答案：第十章壓桿穩(wěn)定一、概念題1.影響壓桿臨界力大小的因素有、、、。2.關(guān)于壓桿臨界力的含義，下列幾種說法正確的有（）。A、壓桿橫截面上應(yīng)力達(dá)到比例極限時的壓力值；B、壓桿能維持穩(wěn)定直線平衡形態(tài)時的最大壓力值；C、壓桿喪失穩(wěn)定直線平衡形態(tài)時的最小壓力值；D、壓桿在彎曲平衡形態(tài)時的壓力值；E、壓桿由穩(wěn)定平衡過渡到不穩(wěn)定平衡時的壓力值；F、壓桿喪失承載能力時的最小壓力值。3.一端固定、一端為彈性支撐的壓桿如圖所示，其長度系數(shù)的范圍為（）。lEIPA、；B、；lEIPC、；D、不能確定。答案：C4.若壓桿滿足穩(wěn)定條件，是否一定滿足強(qiáng)度條件？又若壓桿滿足強(qiáng)度條件，是否一定滿足穩(wěn)定條件？5.圖示兩根細(xì)長壓桿，l、EI相同。（a）桿的穩(wěn)定安全系數(shù)nst=4；則（b）桿實際的穩(wěn)定安全系數(shù)nst有四種答案,正確答案是。A、1；B、2；C、3；D、4。22Pl2P2PEIlPEI(a)(b)答案：BBA600300lCD二、結(jié)構(gòu)如圖示。AB斜桿為圓截面，mm，mm，兩端鉸支；CAD為邊長100mm的正方形橫截面梁，材料皆為A3鋼。MPa，MPa，MPa，E=206GPa，強(qiáng)度安全系數(shù)1.2，2.0，穩(wěn)定安全系數(shù)2.5，kN。試校核該結(jié)構(gòu)是否安全。BA600300lCD答案：穩(wěn)定分析：中長桿強(qiáng)度分析：危險截面：A處截面三、某型號飛機(jī)起落架中承受軸向壓力的斜撐桿為細(xì)長桿如圖所示。兩端為鉸支約束，桿為空心圓管，外徑D=52mm，內(nèi)徑d＝44mm，l＝950mm。材料的=1600MPa，=1200MPa，E=210CPa。試求該斜撐桿的臨界壓力。答案：ABCP400四、圖示結(jié)構(gòu)，AB和BC均為圓截面桿，兩桿直徑相同，材料相同，材料的彈性模量，比例極限，屈服極限，，，，。若兩桿的安全系數(shù)均取為3，，試校核此結(jié)構(gòu)的安全性。ABCP400答案：壓拉屬中長桿五、圓截面壓桿d=40mm，=200，=235，=200，μ=0.25，δ=25%。求：可以用歐拉公式計算臨界應(yīng)力時的最小桿長。答案：第十一章能量法LdPTPT一、圓軸如圖所示，材料的彈性模量為E，剪切彈性模量GLdPTPT答案：略1.5llABCP二、圖示連續(xù)梁，AC和1.5llABCP答案：靜定結(jié)構(gòu)如圖1.5(P-1.5(P-N)lACPNlBCNN由圖乘法代入變形方程得aaACEIaaACEIEIEAPPBD答案：令PC=PB=PCAEI2EI1laPCAEI2EI1laPB答案：五、懸臂梁AB長l，抗彎剛度EI，受力P。求：用卡氏定理確定A截面撓度及轉(zhuǎn)角。yyxPlAB答案：六、（20分）圖示剛架，各段桿的抗彎剛度EI相等且為常數(shù)，忽略軸力的影響。試用PBlll2PBlll2lAC第十二章靜不定系統(tǒng)一、試判斷圖示結(jié)構(gòu)是否為靜不定？若為靜不定，是幾次靜不定？并繪出基本靜定系。答案：一次靜不定二、圖示結(jié)構(gòu)，1、2、3三根桿抗拉壓剛度相同，由于加工原因，2號桿短了一個微量，AB梁視為剛體，試建立此結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)方程。PPlcab123AB答案：AB2a2aPCm=Paaa三、AB2a2aPCm=Paaa答案：PPm=PaABPaX01=1CABC2a2Pa2a由向上其他約束力向上順時針PBlPBlll2lACEI相等且為常數(shù)，忽略軸力的影響。試用力法正則方程求解B、C處的支反力。答案：llAX1=1PX2X1APPlPlAB2B2lACX2=1力法正則方程各系數(shù)代入正則，得五、圖示靜不定剛架的EI為常量。試用力法正則方程求鉸支座的反力。（不考慮軸力和剪力的影響）BqBqCAX1BqCAll答案：ABCP400六、圖示結(jié)構(gòu)，AB和BC均為圓截面桿，兩桿直徑相同，材料相同，材料的彈性模量，比例極限，屈服極限，，，，。若兩桿的安全系數(shù)均取為3，，試校核此結(jié)構(gòu)的安全性。ABCP400AABCP4001、低碳鋼拉伸經(jīng)冷作硬化后，下列哪項指標(biāo)得到提高。(A)強(qiáng)度極限；(B)比例極限；(C)斷面收縮率；(D)伸長率。2、材料相同的懸臂梁I和II，所受載荷與截面尺寸如圖所示，關(guān)于最大繞度的說法正確的是。(A)I梁最大繞度是II梁的1/4倍；(B)I梁最