工程力學(xué)hpu河南理工大學(xué)年第學(xué)期樣本

資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。專業(yè)班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):…………密專業(yè)班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):…………密………………封………………線…………專業(yè)班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):專業(yè)班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):…………密………………封………………線…………考試方式:閉卷本試卷考試分?jǐn)?shù)占學(xué)生總評(píng)成績的70%總分題號(hào)一二三四五六題分241218151516核分人得分復(fù)查總分總復(fù)查人得分評(píng)卷人一、基本題(每道題8分,共24分)1．求圖示鉚釘頭的剪切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力。解:2．正方體受力如圖所示,求該力對(duì)X軸、Y軸和Z軸的矩。解:(３分)(2分)(３分)3．如圖所示是一箱形截面(單位為mm),試求、。解:得分評(píng)卷人二、(本題12分)求圖示剛架的C處的支座反力。取整個(gè)結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象,作出受力圖(略):(3分)列出靜力平衡方程:(8分):::解得:(向左),(向上),(逆時(shí)針)(1分)得分評(píng)卷人三、(本題18分)由AC和CD構(gòu)成的組合梁經(jīng)過鉸鏈C連接。它的支承和受力如圖所示。已知均布載荷強(qiáng)度q=10kN/m,力偶矩M=40kN?m,不計(jì)梁重。求支座A,B,D的約束力。(做在下頁)解:1.分別對(duì)AC段和CD段畫出受力圖(略):(4分)2.分別對(duì)AC段和CD段列出靜力平衡方程:(12分)CD段:AC段:解得:,(向上),(向上),(向上),(向下)(3分)得分評(píng)卷人四、(本題15分)圖示簡易起重設(shè)備中,BC為一剛性桿,AC為鋼質(zhì)圓截面桿,已知AC桿的直徑為d=40mm,許用拉應(yīng)力為[]=170MPa,外力P=60kN,試校核AC桿的強(qiáng)度。解:1)求軸力kN(6分)2)強(qiáng)度校核MPa(8分)σ<[]=170MPa,故AC桿的強(qiáng)度滿足要求。(1分)得分評(píng)卷人五、(本題15分)圖示等直圓桿,已知外力偶矩,,,許用切應(yīng)力,試由強(qiáng)度條件確定軸的直徑d。解:(4分)(8分)

(3分)得分評(píng)卷人六、(本題16分)一簡支木梁,荷載F=5kN,距離=0.7m,材料的許用彎曲正應(yīng)力=10MPa,橫截面為的矩形。試按正應(yīng)力強(qiáng)度條件確定梁橫截面的尺寸。解:(1)根據(jù)靜力學(xué)平衡方程和對(duì)稱性,可得出:…(3分)(2)作彎距圖,求最大彎距值,……………(3分)……………(3分)(3)根據(jù)強(qiáng)度條件,確定截面尺寸?！?6分)又:,代入上式,計(jì)算得:,………(1分)專業(yè)班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):專業(yè)班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):…………密………………封………………線…………專業(yè)班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):專業(yè)班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):…………密………………封………………線…………考試方式:閉卷本試卷考試分?jǐn)?shù)占學(xué)生總評(píng)成績的70%總分題號(hào)一二三四五六七八九核分人題分10861215151420復(fù)查人得分復(fù)查總分總復(fù)查人一、判斷下列論述是否正確。正確的在括號(hào)內(nèi)畫√,錯(cuò)誤的畫×。(10分)平面任意力系向作用面內(nèi)任一點(diǎn)簡化,得到的主矢和主矩都與簡化中心位置的選擇有關(guān)。(×)兩個(gè)力系向同一點(diǎn)的簡化所得的主矢和主矩都相同,但此二力不一定等效。(×)梁產(chǎn)生純彎曲變形后,其軸線即變成了一段圓弧線。(√)若截面對(duì)于某一軸的靜矩等于零,則該軸必定經(jīng)過截面形心。(√)強(qiáng)度理論只能用于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。(×)二、不計(jì)各梁的自重,分別畫出構(gòu)件AC和構(gòu)件BC的受力圖。(8分)DABDABCCDAB三、試畫出低碳鋼拉伸時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變圖,并標(biāo)出各極限應(yīng)力。(6分)解:低碳鋼拉伸時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變圖如右圖所示:(5分)(1)彈性階段OB段:—彈性極限;(5分)(2)屈服階段OB段:—屈服極限;(3)強(qiáng)化階段OB段:—強(qiáng)度極限;(4)局部變形階段OB段。四、求圖示結(jié)構(gòu)的許可載荷。已知A1=10cm2,[σ]1＝160MPa;A2=200cm2,[σ]2＝7MPa。(12分)解:1、由C點(diǎn)平衡,求各桿的內(nèi)力,得,),代入數(shù)據(jù),得,,(2分)2、應(yīng)用強(qiáng)度條件求許可載荷。1桿的應(yīng)力:(1分)強(qiáng)度條件:(2分)即:得:kN(1分)2桿的應(yīng)力:(1分)強(qiáng)度條件:(2分)即:(1分)得:kN二者比較,取=184.8kN(2分)五、外伸梁如圖所示。若已知P=20kN,m=8kN·m,q=20kN/m,a=0.8m。求支座A、B處的約束力。((14分)CCCAAaa解:以外伸梁為研究對(duì)象,受力如圖所示:,(2分),(4分),(4分)代入數(shù)據(jù),得,,,求解得:,-5kN,kN(4分)六、傳動(dòng)軸如圖,已知MA=35KN·m,MB=MC=10KN·m,MD=15KN·m,求:(1)畫出軸的扭矩圖;(2)設(shè)[τ]=90MPa,試由強(qiáng)度條件確定軸的直徑d。(15分)解:(1)畫扭矩圖BC段:T1=MB=-10KN·m(2分)CA段:T2=MB+MC=-20KN·m(2分)AD段:T3=MD=15KN·m(2分)(2)確定軸的直徑dτmax=T/WT≦[τ](4分)WT=πd3/16(3分)由以上兩式可求得:d≧104mm(2分)七、圖示應(yīng)力單元體,σ=20MPa,τ=10MPa,[σ]=30MPa。寫出三個(gè)主應(yīng)力、、的大小,并按第三強(qiáng)度理論校核強(qiáng)度。(14分)解:1、求主應(yīng)力:Mpa,Mpa,(6分)σ1=Mpa,σ2=0Mpa,σ3=Mpa(3分)2、校核強(qiáng)度:σeq3=σ1—σ3=—()=20Mpa＜[σ](4分)滿足第三強(qiáng)度理的強(qiáng)度要求。(1分)八、矩形截面梁尺寸及受力如圖,已知材料的許用正應(yīng)力[σ]=8MPa,集中力P＝2kN,橫截面的高寬比h/b=3。(1)試寫出此梁的彎矩方程,并作彎矩圖。(2)試按強(qiáng)度條件選擇橫截面尺寸。(20分)解:(1)剪力方程和彎矩方程,以及剪力圖和彎矩圖。先求支座反力:(2分)分段寫剪力和彎矩方程:AC段:kN·mCD段:彎矩圖對(duì)稱。畫彎矩圖(10分)(2)確定截面尺寸b:從彎矩圖中能夠看出,最大彎矩值為,根據(jù)強(qiáng)度條件,則有:則:=69.3mmh=208mm(8分)PPBAPPbh1m1m1m1m343M(kN·m)河南理工大學(xué)年第學(xué)期《工程力學(xué)》試卷(C卷)答案考試方式:閉卷本試卷考試分?jǐn)?shù)占學(xué)生總評(píng)成績的70%總分題號(hào)一二三四五六七八九核分人題分301812131512復(fù)查人得分復(fù)查總分總復(fù)查人得分評(píng)卷人復(fù)查人(4分)(4分)(4分)一、圖示不計(jì)自重的梯子放在光滑水平地面上,畫出梯子左部分以及整個(gè)梯子的受力圖。(8分)解:梯子左部分以及整個(gè)梯子的受力圖如右圖所示:得分評(píng)卷人復(fù)查人二、外伸梁如圖所示。若已知P=20kN,m=8kN·m,q=20kN/m,a=0.8m。求支座A、B處的約束力。(16分)(1分)(1分)解:以外伸梁為研究對(duì)象,受力如圖所示:,(3分),(4分),(4分)代入數(shù)據(jù),得,(1分),(1分),(1分)求解得:,15kN,kN(1分)得分評(píng)卷人復(fù)查人三、試畫出低碳鋼拉伸時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變圖,寫出各個(gè)階段及其應(yīng)力應(yīng)變特點(diǎn),并標(biāo)出各極限應(yīng)力。(10分)(4分)(4分)解:低碳鋼拉伸時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變圖如右圖所示:(1)彈性階段OB段:在這一階段發(fā)生的變形是彈性的,應(yīng)力應(yīng)變幾乎成正比增長,彈性階段所對(duì)應(yīng)的最高應(yīng)力稱為彈性極限,常見表示;(2分)(2)屈服階段OB段:應(yīng)力超過彈性極限后,變形明顯增加,應(yīng)力卻在小范圍內(nèi)波動(dòng),材料開始產(chǎn)生塑性變形,應(yīng)力幾乎保持不變而應(yīng)變卻在大量增長,屈服階段的最低點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為屈服極限,常見表示;(2分)(3)強(qiáng)化階段OB段:應(yīng)力應(yīng)變同時(shí)增大,應(yīng)力應(yīng)變曲線的最高點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的名義應(yīng)力稱為強(qiáng)度極限常見表示;(1分)(4)局部變形階段OB段:應(yīng)力急劇減小,產(chǎn)生局部變形,試件很快被拉斷。(1分)得分評(píng)卷人復(fù)查人四、求圖示結(jié)構(gòu)的許可載荷。已知A1=10cm2,[σ]1＝160MPa;A2=200cm2,[σ]2＝7MPa。(16分)解:1、由C點(diǎn)平衡,求各桿的內(nèi)力,得,(1分),(1分)代入數(shù)據(jù),得,,(1分)2、應(yīng)用強(qiáng)度條件求許可載荷。1桿的應(yīng)力:(1分)強(qiáng)度條件:(2分)即:(1分)得:kN(1分)2桿的應(yīng)力:(1分)強(qiáng)度條件:(2分)即:(1分)得:kN(1分)二者比較,取=184.8kN(2分)得分評(píng)卷人復(fù)查人五、變截面軸如圖所示。已知m=2KN·m,l=750mm,軸徑AB段d1=75mm,CB段d2=50mm,材料的剪切彈性模量G=80GPa,[τ]=90MPa,試求=1\*GB2⑴最大相對(duì)扭轉(zhuǎn)角;=2\*GB2⑵校核該軸的強(qiáng)度。(20分)解:1、分段求扭距:AB段:m4KN·m;(1.5分)BC段:m2KN·m(1.5分)2、分段求相對(duì)扭轉(zhuǎn)角和最大剪應(yīng)力:AB段:48.3MPa(3分)(3分)BC段:MPa(3分)(3分)3、求最大相對(duì)扭轉(zhuǎn)角:最大相對(duì)扭轉(zhuǎn)角C截面和A截面的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角,即:(2分)4、校核強(qiáng)度;比較AB段核BC段,最大剪應(yīng)力為MPaMPa(2分)因此滿足強(qiáng)度條件。(或者安全)(1分)得分評(píng)卷人復(fù)查人(2分)(2分)(1分)六、簡支梁受力如圖。力偶m=2kN·m,分布荷載q=10kN/m,各梁段尺寸如圖所示。試(2分)(2分)(1分)1、求支座反力:,(1分),(1分)代入數(shù)據(jù),得kN,kN(1分)2、分段寫內(nèi)力方程:AC段:kN(2分)kN(2分)CB段:(2分)kN(2分)3、畫內(nèi)力圖,如右圖所示。得分評(píng)卷人復(fù)查人七、圖示之簡支梁,軸的外伸部分是空心的。軸的尺寸標(biāo)在圖中。已知鉛垂力P1=5kN,P2=3kN。材料的許用應(yīng)力[σ]=60MPa,試求該軸橫截面上的最大正應(yīng)力,并校核該軸的強(qiáng)度。(15分)1、求支座反力并畫彎矩圖:(1分)(2分),(1分)(1分)(2分),(1分)代入數(shù)據(jù),得2.93kN,5.07kN(1分)2、求最大正應(yīng)力:C截面:MPa(3分)B截面以右:MPa(3分)比較得最大剪應(yīng)力為:MPa(1分)3、校核強(qiáng)度:MPa＜[σ]=60MPa(1分)因此滿足強(qiáng)度條件。(或者安全)(1分)專業(yè)班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):專業(yè)班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):…………密………………封………………線…………專業(yè)班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):專業(yè)班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):…………密………………封………………線…………考試方式:閉卷本試卷考試分?jǐn)?shù)占學(xué)生總評(píng)成績的%復(fù)查總分總復(fù)查人(本題10分)一、作出低碳鋼拉伸曲線,并標(biāo)出相應(yīng)的極限應(yīng)力。解:——彈性極限——屈服極限——強(qiáng)度極限極限說明——(3分)圖—————(7分)得分評(píng)卷人(本題12分)二、已知一平面任意力系,,,,=300,,為逆時(shí)針轉(zhuǎn)向,圖中長度單位為m。試求該力系向O點(diǎn)簡化時(shí)解:……………(3分)……………(3分)……………(1分)……………(1分)……………(1分)……………(3分)得分評(píng)卷人(本題15分)圖示結(jié)構(gòu)中,荷載P=10kN,圓形截面鋼桿AB的許用應(yīng)力[σ]=140MPa。木桿BC的許用應(yīng)力[σ]=4MPa,面積A=300cm2。試求:(1)校核BC桿的強(qiáng)度;(2)確定AB桿的直徑d。解:先研究B點(diǎn),如圖(a),有而∴……(5分)校核BC桿的強(qiáng)度,有可見BC桿安全……(5分)選擇AB桿的直徑,有∴得………………5分得分評(píng)卷人(本題18分)四、一簡支木梁,荷載F=5kN,距離=0.7m,材料的許用彎曲正應(yīng)力=10MPa,橫截面為=3的矩形。試按正應(yīng)力強(qiáng)度條件確定梁橫截面的尺寸。解:(1)根據(jù)靜力學(xué)平衡方程和對(duì)稱性,可得出:……………(3分)(2)作彎距圖,求最大彎距值,……………(3分)………(3分)(3)根據(jù)強(qiáng)度條件,確定截面尺寸?！?6分)又:,代入上式,計(jì)算得:,……………(3分)得分評(píng)卷人(本題12分)五、車廂以速度沿水平直線軌道行駛。雨滴鉛直落下,滴在車廂的玻璃上,留下與鉛直線成角的雨痕。求雨滴的絕對(duì)速度。解:選雨滴為動(dòng)點(diǎn),車廂為動(dòng)參考系,地面為靜參考系。…………(2分)圖……(4分)車廂的速度為牽連速度雨滴的速度為絕對(duì)速度雨滴相對(duì)于車廂的速度為相對(duì)速度…………(3分)因此:…………(3分)得分評(píng)卷人(本題18分)五、結(jié)構(gòu)受力和尺寸如圖,力偶m=2qa2。試計(jì)算A、B、C三處的約束反力。解:先研究BC梁,如圖(a),有……1分……3分……3分再研究結(jié)構(gòu)整體,如圖(b),有…1分……3分……3分圖(a)正確…………2分圖(b)正確…………2分得分評(píng)卷人(本題15分)六、圖示曲柄連桿機(jī)構(gòu)中,曲柄OA=30cm,連桿AB=40cm。曲柄繞0軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),角速度ω=10rad/s。求當(dāng)時(shí),連桿AB的角速度ω和滑塊B的速度。解:連桿AB作平面運(yùn)動(dòng),選AB桿為研究對(duì)象。選A點(diǎn)為基點(diǎn),B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)可視為隨基點(diǎn)A點(diǎn)的平動(dòng)與繞基點(diǎn)A的轉(zhuǎn)動(dòng)的合成運(yùn)動(dòng)?！?2分)則:……………(3分)圖……………(2分),為水平方向……………(4分),方向垂直于……………(4分)專業(yè)班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):專業(yè)班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):…………密………………封………………線…………專業(yè)班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):專業(yè)班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):…………密………………封………………線…………考試方式:閉卷本試卷考試分?jǐn)?shù)占學(xué)生總評(píng)成績的70%復(fù)查總分總復(fù)查人一、基本概念題(共35分)1．判斷下列論述是否正確。正確的在括號(hào)內(nèi)畫√,錯(cuò)誤的畫×。(14分)拉桿伸長后,橫向會(huì)縮短,這是因?yàn)闂U有橫向應(yīng)力存在。(×)圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí),軸內(nèi)只有剪應(yīng)力,沒有正應(yīng)力。(×)梁產(chǎn)生純彎曲變形后,其軸線即變成了一段圓弧線。(√)若截面對(duì)于某一軸的靜矩等于零,則該軸必定經(jīng)過截面形心。(√)強(qiáng)度理論只能用于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。(×)拉伸(壓縮)和彎曲組合變形時(shí)中性軸一定不過截面的形心。(√)壓桿的臨界應(yīng)力值與材料的彈性模量成正比。(×)2．試畫出低碳鋼拉伸時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變圖,并標(biāo)出各極限應(yīng)力。(5分)解:低碳鋼拉伸時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變圖如右圖所示:(5分)(1)彈性階段OB段:—彈性極限;(5分)(2)屈服階段OB段:—屈服極限;(3)強(qiáng)化階段OB段:—強(qiáng)度極限;(4)局部變形階段OB段。３．圖示單元體,試求三個(gè)主應(yīng)力和最大切應(yīng)力(應(yīng)力單位為MPa)。(8分)Mpa,(2分)σ1=50Mpa,σ2=-50Mpa,σ3=-80Mpa,(3分)Mpa4、已知簡支梁在均布載荷作用下(a圖)中點(diǎn)C的撓度為,求簡支梁在b圖所示載荷作用下中點(diǎn)C的撓度。(8分)(a)(a)(b)解:=二、剛性桿AB的左端鉸支,兩根長度相等、橫截面面積同為A的鋼桿CD和EF使該剛性桿處于水平位置,如圖所示。試求兩桿的軸力。(13分)解:以AB為研究對(duì)象,對(duì)A點(diǎn)取矩。受力圖1分,(1)(3分)變形條件:(2)(3分)(3)(4分)物理?xiàng)l件:(3)(4分)聯(lián)立(1)(2)(3)式,得(2分)三、變截面軸如圖所示。已知m=2KN·m,l=750mm,軸徑AB段d1=75mm,CB段d2=50mm,材料的剪切彈性模量G=80GPa,試求最大相對(duì)扭轉(zhuǎn)角。(12分)解:1、分段求扭距:AB段:m4KN·m;(1分)BC段:m2KN·m(1分)2、求相對(duì)扭轉(zhuǎn)角:AB段:(3分)BC段:(3分)3、求最大相對(duì)扭轉(zhuǎn)角:最大相對(duì)扭轉(zhuǎn)角C截面和A截面的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角,即:(4分)四、矩形截面梁尺寸及受力如圖,已知材料的許用正應(yīng)力[σ]=100MPa,集中力P＝15kN,分布荷載q=10kN/m。(1)試寫出此梁彎矩方程,并作彎矩圖。(2)試按強(qiáng)度條件確定截面尺寸b。(15分)解:(1)剪力方程和彎矩方程,以及剪力圖和彎矩圖。先求支座反力:,,求解得:(2分)分段寫剪力和彎矩方程:AB段:kN·m(1分)BC段:(1分)CD段:(1分)畫彎矩圖:(2)確定截面尺寸b:從彎矩圖中能夠看出,最大彎矩值為,(1分)(1分)根據(jù)強(qiáng)度條件,則有:則:42.2mm取(4分) (圖4分)五、手搖絞車如圖所示。已知軸的直徑d=30mm,卷筒的直徑D=360mm,兩軸承之間的距離l=800mm。軸的許用應(yīng)力［σ］＝80MPa。試按第三強(qiáng)度理論計(jì)算絞車的最大起重量Q。(13分)解:(4分)(4分)(4分)解得:(1分)六、圖示細(xì)長壓桿,l=2.5m,外徑D=8cm,內(nèi)徑d=6cm,材料為Q235鋼,E=200GPa,200MPa,穩(wěn)定安全因素3,F=80KN。試校核其穩(wěn)定性。(12分)lFlF解:(2分)(2分)細(xì)長桿。(2分)(3分)可見,該桿的穩(wěn)定性不足。(3分)專業(yè)班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):專業(yè)班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):…………密………………封………………線…………專業(yè)班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):專業(yè)班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):…………密………………封………………線…………考試方式:閉卷本試卷考試分?jǐn)?shù)占學(xué)生總評(píng)成績的70%總分題號(hào)一二三四五六七八九核分人題分30128151520復(fù)查人得分復(fù)查總分總復(fù)查人得分評(píng)卷人一、基本概念題(共30分)σ1．圖示應(yīng)力單元體,寫出三個(gè)主應(yīng)力σ1、σ2、σ3的大小。σ(其中σ=20Mpa,τ=10Mpa)(8分)Mpa,(4分)σ1=20Mpa,σ2=10Mpa,σ3=-10Mpa,(4分)2．試求圖示正方形截面對(duì)z軸的慣性矩。(8分)解:建立坐標(biāo)系。對(duì)于正方形,(2分)(2分)又:(1分)(1分)因此:即:(2分)3．試判斷下列論述是否正確。正確的在括號(hào)內(nèi)畫勾,錯(cuò)誤的畫叉。(8分)拉桿伸長后,橫向會(huì)縮短,這是因?yàn)闂U有橫向應(yīng)力存在。(×)圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí),軸內(nèi)只有剪應(yīng)力,沒有正應(yīng)力。(×)梁產(chǎn)生純彎曲變形后,其軸線即變成了一段圓弧線。(√)若截面對(duì)于某一軸的靜矩等于零,則該軸必定經(jīng)過截面形心。(√)強(qiáng)度理論只能用于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。(×)拉伸(壓縮)和彎曲組合變形時(shí)中性軸一定不過截面的形心。(√)壓桿的臨界應(yīng)力值與材料的彈性模量成正比。(×)得分評(píng)卷人二、求圖示結(jié)構(gòu)中各桿的內(nèi)力。已知1,2桿的剛度為EA,3桿的剛度為E3A3。(12分)(受力及變形圖2分)解:由C點(diǎn)平衡,有:(1)(3分),(1)(3分),變形條件:(2)(2分)(3)(2分)物理?xiàng)l件:(3)(2分)聯(lián)立(1)(2)(3)式,得(1分)得分評(píng)卷人三、已知簡支梁在均布載荷作用下(a圖)中點(diǎn)C的撓度為,求簡支梁在b圖所示載荷作用下中點(diǎn)C的撓度。(8分)(a)(a)(b)解:=(8分)得分評(píng)卷人四、變截面軸如圖所示。已知m=2KN·m,l=750mm,軸