材料力学课后习题答案9章
第九章复杂应力状态强度问题
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9-8 (4)
9-9 (5)
9-10 (7)
9-14 (8)
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9-22 (16)
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9-26 (18)
9-27 (20)
9-28 (21)
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9-4试比较图示正方形棱柱体在下列两种情况下的相当应力r3σ，弹性常数E和μ均为已知。
(a) 棱柱体轴向受压；
(b) 棱柱体在刚性方模中轴向受压。
题9-4图
(a)解：对于棱柱体轴向受压的情况（见题图a），三个主应力依次为
0，
=
=
=
σ
σ
σ?
σ
1
3
2
由此可得第三强度理论的相当应力为
σσσσ=?=31r3 (a)
(b)解：对于棱柱体在刚性方模中轴向受压的情况（见题图b ），可先取受力微体及坐标如图9-4所示，然后计算其应力。
图9-4
由图9-4可得
σσy ?=
根据刚性方模的约束条件，有 0)]([1
=+?=
z y x x σσμσE
ε 即
)(z y x σσμσ+=
注意到 x z σσ=
故有
σμ
μσσz x ??
==1 三个主应力依次为
σσσμ
μ
σσ?=??
==3211， 由此可得其相当应力为
σμ
μ
σσσ??=
?=12131r3 (b) 比较：按照第三强度理论，(a)与(b)两种情况相当应力的比值为
μ
μ
σσr b a 211)r3()r3(??==
1>r ，这表明加刚性方模后对棱柱体的强度有利。
9-5 图示外伸梁，承受载荷F = 130 kN 作用，许用应力[σ]=170 MPa 。试校核梁的
强度。如危险点处于复杂应力状态，采用第三强度理论校核强度。
题9-5图
解：1.内力分析
由题图可知，+B 截面为危险截面，剪力与弯矩均为最大，其值分别为
m N 1080.7m 600.0N 10130 kN 130432S ?×=××====Fl M F F ，
2．几何量计算
3
4324max ,)
(343
)(3
435
4
54
33m 1090.2]m )0137.0140.0(0085.02
1
1023.2[2m 1023.2)m 2
0137.0140.0(0137.0122.0m 1005.5m 140.01007.7m 1007.712)0137.02280.0()0085.0122.0(12280.0122.0[??????×=?××+×==×=?××=×=×=×=×?×??×=z a z b z z z S S S W I
式中的足标b ，系指翼缘与腹板的交界点，足标a 系指上翼缘顶边中点。三个可能的危险点（a ，b 和c ）示如图9-5。
图9-5
3．应力计算及强度校核
点a 的正应力和切应力分别为
MPa 9614Pa 10496.1m
0137.01007.7N
10115.110130MPa 5154Pa 10545.1m 1005.5N 1080.772
54
3
)(S 8
244.t I S F τ.W M σz a z z =×=×××××==
=×=××==???
该点处于单向与纯剪切组合应力状态，根据第三强度理论，其相当应力为
][MPa 4.157MPa 96.1445.154422223r στσσ<=×+=+=
点b 的正应力和切应力分别为
MPa 248Pa 1082.4m
0085.01007.7N 1023.210130MPa 3139Pa 10393.1m 1007.7)N 0137.0140.0(1080.77
2
54
3
)(S 8
254.δI S F τ.I y M σz b z z b =×=×××××==
=×=×?××==
???
该点也处于单向与纯剪切组合应力状态，其相当应力为
][MPa 4.169MPa 2.4843.139223r σσ<=×+=
点c 处于纯剪切应力状态，其切应力为
MPa 7.62Pa 1027.6m 0085.01007.7N 1090.210130725
43max ,S =×=×××××==??δ
I S F τz z 其相当应力为
125.4MPa MPa 7.62223r =×==τσ
结论：该梁满足强度要求。
4．强度校核
依据第三强度理论，上述三点的相当应力依次为
MPa
4.125MPa 7.6222MPa
5.169MPa )]05.15(4.154[MPa
3.157MPa )]4
4.1(9.155[)r3()r3(31)r3(=×===??==??=?=τσσσσσc b a
它们均小于许用应力，故知该梁满足强度要求。
9-8 图示曲柄轴，承受载荷F = 10 kN 作用。试问当载荷方位角θ为何值时，对截面
A -A 的强度最为不利，并求相应的相当应力
r3σ。
题9-8图
解：1.分析内力
由于A-A 为圆形截面，其任一直径均为主形心轴，故载荷F 无需分解，可直接用以分析内力。根据平衡关系，截面A-A 上的剪力、弯矩和扭矩值（绝对值）分别为
θ
Fa T Fl M F F cos m N 700m N 070.01010kN 103S =?=?××====，
由此可见，F 的方位角θ 对剪力和弯矩值并无影响，它只改变扭矩的大小，当0=θ时扭矩取最大值，对截面A-A 的强度最为不利，其值为
m N 10402m N 2400101033max ?×=?××==..Fa T
2．计算相当应力
截面A-A 上铅垂直径的上、下点为可能的危险点，按照第三强度理论，其相当应力为
Pa 0600π)1040.2(700322
322
max 2r3.W
T M σ××+×=+=
MPa 9117Pa 1017918..=×= (a)
由于是短粗轴，弯曲剪力产生的切应力应予考虑，这时截面A-A 上水平直径的左端点，
为又一个可能的危险点，该点处的正应力为零，而切应力则为
MPa
3.61Pa 10)72.46.56( Pa )060
03π1010160600π1040.216( 3π44π1662
3
332
S
3
max 21=×+=×××+×××=×+=
+=..d F d T τττ 其相当应力为
MPa 6.122MPa 3.6122r3=×==τσ (b)
比较式(a)和(b)可知，该轴真正的危险点是截面A-A 上水平直径的左端点，其相当应力如式(b)所示。
顺便指出，本题计算相当应力的另一种方法是先求)(?σ与)(?τ，再求)(r3?σ。这里的?从截面A-A 上左边水平半径量起，以顺钟向为正。将)(r3?σ对?求导，寻找其极值位置，找到的极值位置是0=?，由此确定的危险点同上述真正的危险点，相当应力当然也同式(b)。
9-9 图示某段杆的弯矩M y
与M z
图，它们均为直线，且其延长线分别与x 轴相交于c
和d 点。试证明：如果c 与d 点不重合，则该段杆的总弯矩图必为凹曲线。
题9-9图
证明：本题用几何法证明比较简便而直观。 证明要点如下：
1．将题设y M 图线和z M 图线画在图9-9a 所示的三维坐标系中（图a 中的直线11f e 和
22f e ）。
图9-9
2．画总弯矩（合成弯矩）矢量M 的矢端图33f e （它为两个坐标平面的两个垂面1
331f f e e 与2332f f e e 的交线。）
3．将矢端图33f e 向坐标平面z y OM M 投影，得其投影图线ef 。ef 直线上任一点与原点
O 的连线，即代表某一截面总弯矩的大小（为清楚起见，参看图b ）。
4．将M 由大（a M ）到小（min M ）、又由小到大（b M ）连续变化的函数关系画在平面坐标系M xO 中，即成图c 所示之凹曲线。
9-10 图示齿轮传动轴，用钢制成。在齿轮1上，作用有径向力F y
= 3.64kN 、切向
力F z = 10 kN ；在齿轮2上，作用有切向力F'y = 5 kN 、径向力F 'z = 1.82 kN 。若许用应力[σ]=100 MPa ，试根据第四强度理论确定轴径。
题9-10图
解：将各力向该轴轴线简化，得其受力图如图9-10a 所示。内力图（z M ,y M 和T ）分别示如图b,c 和d 。
图9-10
由内力图和题9-9所证明的结论可知，截面B 和?C 都可能为危险面。 对于截面B ，总弯矩为
m N 1064m N 364100022?=?+=B M (a)
对于截面?C ，总弯矩为
m N 612m N 56822722?=?+=－C M (b)
比较式(a)和(b)可知，截面B 最危险。由第四强度理论的强度条件
][π75.03275.03
2
222r4σd
T M W T M σB B ≤+=+=
得该轴的直径为
mm
951m 10195 m 10
100π100075.0106432]π[75.032236223
22..σT M d B
=×=×××+=+≥? 9-14 图示圆截面钢轴，由电机带动。在斜齿轮的齿面上，作用有切向力F t
= 1.9 kN 、
径向力F r = 740 N 以及平行于轴线的外力F = 660 N 。若许用应力[σ]=160 MPa ，试根据第四强度理论校核轴的强度。
题9-14图
解：1.外力分析
将力F ,r F 与t F 向轴AD 的轴线简化，得该轴的计算简图如图9-14a 所示。图中，
m N 0.66m N 100.0660?=?×==FR M zC m N 0190m N 100010913t ?=?××===...R F M M C A
图9-14
2．内力分析
根据图a ，可画轴力、扭矩及弯矩图分别如图b ，c ，d 和e 所示。
由内力图可知，截面?C 为危险截面，该截面上的轴力、扭矩及总弯矩值依次为
N 660N ==F F （压），m N 0190?=.T
m N 379m N 2550572222
?=?+=+=...M M M z y
3．强度校核
危险面上危险点处于单向与纯剪切组合应力状态，其正应力和切应力分别为
MPa 9.61Pa 1019.6m
025.0πN 0.19016
MPa 0.53Pa 1030.5 Pa )025
.0π6604025.0π3.7932(7
p 723N =×=××==
=×=××+××=+=
W T τA F W M σ（压）
将其代入第四强度理论的强度条件，有
][MPa 6119MPa 9.6130.5332222r4σ.τσσ<=×+=+=
可见，该轴满足强度要求。
9-16 图示等截面刚架，承受载荷F 与F' 作用，且F' = 2F 。试根据第三强度理论
确定F 的许用值[F ]。已知许用应力为[σ]，截面为正方形，边长为a ，且a = l/10。
题9-16图
解: 1.寻找危险面
为了寻找危险面，首先需画出内力图。在图9-16a 所示坐标下，由F 产生的内力示如图b 和c ；由F ′产生的内力示如图d ，e 和f 。
图9-16
从内力图上不难找到可能的危险面有两个：截面A 和截面+C 。 2．确定F 的许用值
截面A 为弯、拉组合（危险点处于单向应力状态），由强度条件
][241462
23max σa F
a F a Fl σ≤=+×=
得
25232
][1015.4][1015.4241
][l σa σa σF ??×=×=≤ (a)
截面+C 为弯（有y M ,z M ）、拉、扭组合，可能的危险点为d 和e （见图g ），点f 的扭转切应力虽然与点d 的一样大，但其弯曲正应力只是点d 的一半，故可将它排除在外。 对于点d ，正应力和切应力依次为
2
322
232
.96208.0212126a F a Fl αhb T τa F a F
a Fl σd d ====+×=
由第三强度理论的强度条件 ][2272.96412142
2
222
2r3σa F a F τσσd d ≤=×+=
+= 得
2523][1041.4][1041.4l σa σF ??×=×≤ (b)
对于点e ，切应力为零，由弯、拉组合（点e 处于单向应力状态）的强度条件
][1816262
233max σa F a F a Fl a Fl σ≤=+×+×=
得
2523][1052.5][1052.5l σa σF ??×=×≤ (c)
比较式(a),(b)和(c)，最后确定F 的许用值为
25][1015.4][l σF ?×=
9-17 图示圆截面圆环，缺口处承受一对相距极近的载荷F 作用。已知圆环轴线的
半径为R ，截面的直径为d ，材料的许用应力为 [σ]，试根据第三强度理论确定载荷F 的许用值。
题9-17图
解：1.分析内力
本题为反对称问题，可取半个圆环来分析。例如取右半圆环，示如图9-17。
图9-17
由图可得
??sin )(FR M =，)cos (1)(???=FR T
2．求相当应力
根据第三强度理论，截面?危险点处的相当应力为
)cos (1sin )()(2
222r3W
FR W T M σ?????+=+=
W
FR ?
cos 22 ?=
(a)
3．求r3σ的最大值 由 0d d r3
=?
σ 得极值位置为
o 180=? (b)
进一步分析可知，该极值位置使r3σ取得极大值，即截面A 为危险截面，其危险点的相当应力为
3
max r3,π642d FR
W FR σ==
(c)
4．确定F 的许用值 将式(c)代入强度条件
][max r3,σσ≤
得载荷F 的许用值为
R
d R d R σd F 20]
[4.20][64][π][333σσ≈==
9-18 图示结构，由轴AB 与梁CD 组成，并在截面D 承受集中载荷F 作用。已知
载荷F = 1 kN ，弹性模量E =210 GPa ，切变模量G = 0.4E 。试：
（1）根据第三强度理论计算轴内危险点处的相当应力； （2）计算截面D 的转角与挠度。
题9-18图
解：(1) 计算相当应力
此为六度静不定问题，但有对称性可以利用。
将载荷F 向轴AB 的轴线简化，得力F 和矩为e M 的力偶，示如图9-18a 。
图9-18
根据叠加原理，可将F 和e M 分开考虑。仅考虑F 时，利用对称性，可在截面C 处解除多余内约束，得相当系统如图(b)所示。（图中只画了左边一半）。由变形协调条件
022( 02
=?=EI a F
EI
a
M θC C ，
得
4
Fa M C =
据此，并利用对称性，可画出M 图（见图c ）
。 仅考虑e M 时，由对称性可知，两端的支反力偶矩相等，并等于e M 的一半，即
Fa M M M Bx Ax 2
121e ==
= 据此，并考虑到扭矩的符号规定，可画T 图如图d 所示。
由图c 与d 容易判断，?C A B ,,和+C 四个截面同等危险，它们的弯矩值和扭矩值（均指绝对值）分别相等。按照第三强度理论，这些面上危险点处的相当应力为
MPa
7.26Pa 1067.2 m 0400πN
5300.01018π42132732222r3=×=×××××=+=+=.d Fa W T M σ (2) 计算转角和挠度
截面D 的转角由轴AB 的扭转变形和梁CD 的弯曲变形两部分提供，由叠加法可得
rad 10732rad )060
.0020.02120400π4325(10210300.0101 2452233
49231
2p 212p )
(-F D C D ..EI Fa EI Fa EI Fa GI a
Fa θθ×=××+××××××=+
=+=+=?
截面D 的挠度由轴AB 的弯曲变形、扭转变形和梁CD 的弯曲变形三部分提供，由叠加
法可得
mm
80.0m 1008 )m 060.0020.03120400π43250400π2464(10210300.0101 3452443
449331
3p 33)
(=×=××+×××+×××××=+
+=++=?...EI Fa EI Fa EI Fa w a w w F D C C D ?
9-19 图示结构，由两根相同的圆截面杆及刚体A 和B 组成。设在该刚体上作用一
对方向相反、其矩均为M 的力偶，试画杆的内力图，并根据第三强度理论建立杆的强度条件。杆的长度l 、直径d 、材料的弹性模量E 、切变模量G 以及许用应力[σ]均为已知，且l =20d , G = 0.4E 。
题9-19图
解：1.求内力
此为六度静不定问题。利用反对称性，可取相当系统如图9-19a 所示。
图9-19
静力学方面（见图a ）
0)5
(2 0s =?+=∑M l
F T M z
x ， (a) 几何方面（见图a 和b ）
由于刚体B 只能绕结构水平中轴线相对于刚体A 作刚性转动，故有变形协调条件
10
(0
l ?θz y ?==
(c)
(b)
物理方面
EI l F EI
l M θEI l
M EI l F ?EI
Tl
I E Tl GI Tl z y y y z z 22325.1)2)(4.0(2
s 23s p ?=
?====
?
(f)
(e)(d)
将式(d)～(f)代入式(b)和(c)，得补充方程 l F M z y S 2= (g)
及
T M l F y z 3128S =? (h) 联解方程(g),(h)和(a)，得
M M M T l M F y z 46
15
23102315S ===
，， 2．画内力图
上杆的内力图示如图8-19c ～e 。
下杆的T 图与上杆一样，而z F S 图及y M 图与上杆仅差符号，最大内力值（绝对值）与上杆相同，故可省画其内力图。
3．建立强度条件
由于d l 20=，属于细长杆，可以不计剪力对强度的影响。危险面在杆的两端，按照第三强度理论，杆的强度条件为
]
[54.532
)2310()4615(3
32
22
2r3σd M d M W
T M σy
≤=+=
+=
9-22 图示油管，内径D =11 mm ，壁厚δ= 0.5 mm ，内压p = 7.5 MPa ，许用应力
[σ]=100 MPa
。试校核油管的强度。
题9-22图
解：油管工作时，管壁内任一点的三个主应力依次为
002r 32t 1≈====
=σσσσδ
pD
σσx ，， 按照第三强度理论，有
][MPa 5.82Pa 1025.8m
0005.02N 011.0105.727
2
631r3σδpD σσσ<=×=×××==?= 计算结果表明，该油管满足强度要求。
9-23 图示圆柱形容器，受外压p = 15 MPa 作用。试按第四强度理论确定其壁厚。
材料的许用应力[σ]= 160 MPa 。
题9-23图
解：根据第四强度理论，圆柱形薄壁容器的强度应满足 ][43r4σδ
pD
σ≤=
由此可得
mm 25.3m 1025.3m 10
1604080.010153][433
6=×=×××××=
≥?σpD δ 所得20/D δ<，属于薄壁容器，上述计算有效。
9-24 图示圆球形薄壁容器，其内径为D ，壁厚为δ，承受压强为p 之内压。试证明
壁内任一点处的主应力为0),4/(321≈==δδσσpD 。
题9-24图
证明：用截面法取该容器的一半（连同内压）示如图9-24a 。
图9-24
由图a 所示半球的平衡方程
04ππ02
t =?=∑p D D δF x σ，
得
δ
pD σ4t =
球壁内任一点的应力状态如图b 所示，由此可得三个主应力依次为
043t 21≈=
==σδ
pD
σσσ， 9-25 图示铸铁构件，中段为一内径D =200 mm 、壁厚δ= 10 mm 的圆筒，圆筒内
的压力p =1 MPa ，两端的轴向压力F = 300 kN ，材料的泊松比μ= 0.25，许用拉应力[t σ]=30 MPa 。试校核圆筒部分的强度。
题9-25图
解：1.应力计算
圆筒的20/D δ=，属于薄壁圆筒。故由内压引起的轴向应力和周向应力分别为
MPa
10Pa 1010Pa 010
.02200.01012MPa 5Pa 105Pa 010
.04200
.0101466
tp 66p =×=×××===×=×××=
=δpD σδpD σx
由轴向压力引起的轴向应力为
MPa 7.47Pa 10774m
010.02000πN
10300π72
3F =×=×××==..D δF σx （压） 筒壁内任一点的主应力依次为
MPa 7.42MPa )7.475(0MPa 10321?=?=≈=σσσ，，
2．强度校核
由于该铸铁构件的最大压应力超过最大拉应力，且超过较多，故宜采用最大拉应变理论对其进行强度校核，即要求
][)(321r2σσσμσσ≤+?=
将上述各主应力值代入上式，得
][MPa 7.20MPa )]7.42(25.010[r2σσ<=?×?=
可见，该铸铁构件满足强度要求。
9-26 图示组合圆环，内、外环分别用铜与钢制成，试问当温度升高T ?时，环的周
向正应力为何值。已知铜环与钢环的壁厚分别为21δδ与，交接面的直径为D ，铜与钢的弹性
模量分别为E 1与E 2，线胀系数分别为2121αααα>，且与
题9-26图
提示：由于21αα>，故当温度升高时，环间出现径向压力p ，外环周向受拉，内环周向受压，但二环仍应紧贴在一起。
解：内、外环的受力情况示如图9-26a 和b 。
图9-26
设铜环的轴力（绝对值）为N1F ，钢环的轴力为N2F ，由图c 与d 所示各半个薄圆环的平衡条件可得
2
N2N1pD
F F =
= (a) 变形协调条件为
21??D D = (b)
物理关系为
+
=?
=22N22211N111????A E D F T D αD A E D F T D αD (c)
将式(c)代入式(b)，得
2
2t 11t 22N211N121)?(E σ
E σA E
F A E F T αα+=+=
? (d) 由式(a)可知， 1
2122t 1t 22t 11t
δδ
A A σσA σA σ===， 即
2t 1
2
1t
σδδσ= (e)
将方程(e)与方程(d)联立求解，得铜环和钢环内的周向正应力依次为
T δE δE δE E αασ?)(
2
2112
21211t +?=
(f)
T δE δE δE E αασ?)(
2
2111
21212t +?=
(g)
式(f)亦可写成
T δE δE δE E αασ?)(
2
2112
21121t +?=
(f)’
9-27 图示薄壁圆筒，同时承受内压p 与扭力偶矩M 作用，由实验测得筒壁沿轴向
及与轴线成45°方位的正应变分别为o
o 450
ε
ε和。试求内压p 与扭力偶矩M 之值。筒的内径D 、
壁厚δ、材料的弹性模量E 与泊松比μ均为已知。
题9-27图
解：圆筒壁内任意一点的应力状态如图9-27所示。
材料力学考试题库
材料力考试题 姓名学号 一、填空题：（每空1分，共计38分） 1、变形固体的变形可分为：弹性变形和塑性变形。 2、构件安全工作的基本要求是：构件必须具有足够的强度、足够刚度 和足够稳定性。 3、杆件变形的基本形式有拉（压）变形、剪切变形、扭转变形 和弯曲变形。 4、吊车起吊重物时，钢丝绳的变形是拉伸变形；汽车行驶时，传动轴的变 形是扭转变形；教室中大梁的变形是弯曲变形；螺旋千斤顶中的螺杆受压杆受压变形。 5、图中σ——ε曲线上，对应p点的应力为比例极限，符号__σp__、对应y 点的应力称为屈服极限，符号_σs__、对应b点的应力称为强化极限符号_σb ___ __。 k 6、内力是外力作用引起的，不同的外力引起不同的内力，轴向拉、压变形时 的内力称为轴力。剪切变形时的内力称为剪力，扭转变形时内力称为扭矩，弯曲变形时的内力称为弯矩。 7、下图所示各杆件中受拉伸的杆件有 AB、BC、CD、AD ；受力压缩杆件有 BE 。
8、胡克定律的两种表达式为EA L N l ?=?和εσE =。E 称为材料的 弹性模量 。它是衡量材料抵抗 变形 能力的一个指标。E 的单位为MPa ，1 MPa=_106_______Pa 。 9、衡量材料强度的两个重要指标是 屈服极限 和 强化极限 。 10、通常工程材料丧失工作能力的情况是：塑性材料发生 屈服 现象， 脆性材料发生 强化 现象。 11、挤压面为平面时，计算挤压面积按 实际面积 计算；挤压面为半圆柱面的 投影 面积计算。 12、在园轴的抬肩或切槽等部位，常增设 圆弧过渡 结构，以减小应力集中。 13、扭转变形时，各纵向线同时倾斜了相同的角度；各横截面绕轴线转动了不同 的角度，相邻截面产生了 转动 ，并相互错动，发生了剪切变形，所以横截面上有 剪 应力。 14、因半径长度不变，故切应力方向必与半径 垂直 由于相邻截面的间距不 变，即园轴没有 伸长或缩短 发生，所以横截面上无 正 应力。 15、长度为l 、直径为d 的圆截面压杆，两端铰支，则柔度λ为 ，若压 杆属大柔度杆，材料弹性模量为E ，则临界应力σ cr 为______________。 二、 判断题：（每空1分，共计8分） 1、正应力是指垂直于杆件横截面的应力。正应力又可分为正值正应力和负值正 应力。 （ √） 2、构件的工作应力可以和其极限应力相等。 （ × ） 3、设计构件时，须在满足安全工作的前提下尽量节省材料的要求。 （ √ ） 4、挤压面的计算面积一定是实际积压的面积。 （ × ）
材料力学试题及参考答案-全
精心整理 江苏科技大学 学年第二学期材料力学试题(A 卷) 一、 选择题（20 分 ） 1 A 1和A 22时需考虑下列因素中的哪几个？答：（1ρdA （2（3（4A 、（1、全部 3A 、σ B 、2σ C 、3σ D 、4σ 4、高度等于宽度两倍(h=2b)的矩形截面梁，承受垂直方向的载荷，若仅将竖放截面改为平放截面，其它条件都不变，则梁的强度（） A 、提高到原来的2倍 B 、提高到原来的4倍 C 、降低到原来的1/2倍 题一、3图 ---------------------------------------------------密封线内不准答题------------------------------------------------------------- 题一、4 题一、1
D 、降低到原来的1/4倍 5.已知图示二梁的抗弯截面刚度EI 相同，若二者自由端的挠度相等，则P 1/P 2=（） A 、2 B 、4 C 、8 D 、16 轴线成 四、，皮带轮直径D =250mm ，主轴外伸部分长度为， ，用第三强度理论校核轴的强度。（15分） 的重物自由下落在图示刚架C 点，设刚架的抗弯刚度为EI D 处4，求BD 用欧拉公式判断BD 杆是否失稳。（20分） 江苏科技大学 学年第二学期材料力学试题(B 卷) 二、 选择题（20 分 题一、5图 三题图 六题图 五题图 四题图 -------------------------------密封线内不准答题------------------------------------------------------------- -------------------------------------------
材料力学习题册标准答案..
练习1 绪论及基本概念 1-1 是非题 （1）材料力学是研究构件承载能力的一门学科。（ 是 ） （2）可变形固体的变形必须满足几何相容条件，即变形后的固体既不可以引起“空隙”，也不产生“挤入”现象。 （是 ） （3）构件在载荷作用下发生的变形，包括构件尺寸的改变和形状的改变。（ 是 ） （4）应力是内力分布集度。（是 ） （5）材料力学主要研究构件弹性范围内的小变形问题。（是 ） （6）若物体产生位移，则必定同时产生变形。 （非 ） （7）各向同性假设认为，材料沿各个方向具有相同的变形。（F ） （8）均匀性假设认为，材料内部各点的力学性质是相同的。 （是） （9）根据连续性假设，杆件截面上的内力是连续分布的，分布内力系的合力必定是一个力。（非） （10）因为构件是变形固体，在研究构件的平衡时，应按变形后的尺寸进行计算。（非 ） 1-2 填空题 （1）根据材料的主要性质对材料作如下三个基本假设：连续性假设 、均匀性假设 、 各向同性假设 。 （2）工程中的 强度 ，是指构件抵抗破坏的能力； 刚度 ，是指构件抵抗变形的能力。 （3）保证构件正常或安全工作的基本要求包括 强度 ， 刚度 ，和 稳定性 三个方面。 （4）图示构件中，杆1发生 拉伸 变形，杆2发生 压缩 变形， 杆3发生 弯曲 变形。 （5）认为固体在其整个几何空间内无间隙地充满了物质，这样的假设称为 连续性假设 。根据这一假设构件的应力，应变和位移就可以用坐标的 连续 函数来表示。 （6）图示结构中，杆1发生 弯曲 变形，构件2 发生 剪切 变形，杆件3发生 弯曲与轴向压缩组合。 变形。 （7）解除外力后，能完全消失的变形称为 弹性变形 ，不能消失而残余的的那部分变形称为 塑性变形 。 （8）根据 小变形 条件，可以认为构件的变形远 小于 其原始尺寸。
材料力学第五版课后习题答案
7-4[习题7-3] 一拉杆由两段沿n m -面胶合而成。由于实用的原因，图中的α角限于060~0范围内。作为“假定计算” ，对胶合缝作强度计算时，可以把其上的正应力和切应力分别与相应的许用应力比较。现设胶合缝的许用切应力][τ为许用拉应力][σ的4/3，且这一拉杆的强度由胶合缝强度控制。为了使杆能承受最大的荷载F ，试问α角的值应取多 大？ 解：A F x =σ；0=y σ；0=x τ ατασσσσσα2s i n 2c o s 2 2 x y x y x --+ += ][22cos 12cos 22σα ασα≤+=+= A F A F A F ][22cos 1σα≤+A F ，][cos 2σα≤A F ασ2cos ][A F ≤，α σ2 max,cos ][A F N = ατασστα2c o s 2s i n 2 x y x +-= ][ 3][2sin στατα=≤= F ，σ][5.1A F ≤ ，σ][5.1max,A F T = 由切应力
强度条件控制最大荷载。由图中可以看出，当0 60=α时，杆能承受最大荷载，该荷载为： A F ][732.1max σ= 7-6[习题7-7] 试用应力圆的几何关系求图示悬臂梁距离自由端为m 72.0的截面上，在顶面以下mm 40的一点处的最大及最小主应力，并求最大主应力与x 轴之间的夹角。 解：（1）求计算点的正应力与切应力 MPa mm mm mm N bh My I My z 55.1016080401072.01012124 363=??????===σ MPa mm mm mm N b I QS z z 88.0801608012 160)4080(1010433 3*-=???????-== τ （2）写出坐标面应力 X （10.55，-0.88） Y （0，0.88） (3) 作应力圆求最大与最小主应力， 并求最大主应力与x 轴的夹角 作应力圆如图所示。从图中按 比例尺量得： MPa 66.101=σ MPa 06.03-=σ 0075.4=α 7-7[习题7-8] 各单元体面上的应力如图所示。试利用应力圆的几何关系求： （1）指定截面上的应力； （2）主应力的数值； （3）在单元体上绘出主平面的位置及主应力的方向。
工程力学材料力学_知识点_及典型例题
作出图中AB杆的受力图。 A处固定铰支座 B处可动铰支座 作出图中AB、AC杆及整体的受力图。 B、C光滑面约束 A处铰链约束 DE柔性约束 作图示物系中各物体及整体的受力图。 AB杆：二力杆 E处固定端 C处铰链约束
（1）运动效应：力使物体的机械运动状态发生变化的效应。 （2）变形效应：力使物体的形状发生和尺寸改变的效应。 3、力的三要素：力的大小、方向、作用点。 4、力的表示方法： （1）力是矢量，在图示力时，常用一带箭头的线段来表示力；（注意表明力的方向和力的作用点！） （2）在书写力时，力矢量用加黑的字母或大写字母上打一横线表示，如F、G、F1等等。 5、约束的概念：对物体的运动起限制作用的装置。 6、约束力（约束反力）：约束作用于被约束物体上的力。 约束力的方向总是与约束所能限制的运动方向相反。 约束力的作用点，在约束与被约束物体的接处 7、主动力：使物体产生运动或运动趋势的力。作用于被约束物体上的除约束力以外的其它力。 8、柔性约束：如绳索、链条、胶带等。 (1)约束的特点：只能限制物体原柔索伸长方向的运动。 (2)约束反力的特点：约束反力沿柔索的中心线作用，离开被约束物体。（） 9、光滑接触面：物体放置在光滑的地面或搁置在光滑的槽体内。 （1）约束的特点：两物体的接触表面上的摩擦力忽略不计，视为光滑接触面约束。被约束的物体可以沿接触面滑动，但不能沿接触面的公法线方向压入接触面。 （2）约束反力的特点：光滑接触面的约束反力沿接触面的公法线，通过接触点，指向被约束物体。（） 10、铰链约束：两个带有圆孔的物体，用光滑的圆柱型销钉相连接。 约束反力的特点:是方向未定的一个力；一般用一对正交的力来表示，指向假定。（）11、固定铰支座 （1）约束的构造特点：把中间铰约束中的某一个构件换成支座，并与基础固定在一起，则构成了固定铰支座约束。
材料力学题库及答案共29页
课程名称:《材料力学》 一、判断题(共266小题） 材料力学主要研究杆件受力后变形与破坏的规律。（ A ） 2、内力只能是力。（ B ） 3、若物体各点均无位移，则该物体必定无变形。（ A ） 4、截面法是分析应力的基本方法。（ B ） 5、构件抵抗破坏的能力，称为刚度。（ B ） 6、构件抵抗变形的能力，称为强度。( B ) 7、构件在原有几何形状下保持平衡的能力，称为构件的稳定性。（ A ） 8、连续性假设，是对变形固体所作的基本假设之一。（ A ） 9、材料沿不同方向呈现不同的力学性能，这一性质称为各向同性。（ B ） 10、材料力学只研究处于完全弹性变形的构件。（ A ） 11、长度远大于横向尺寸的构件，称为杆件。（ A ） 12、研究构件的内力，通常采用实验法。（ B ） 13、求内力的方法，可以归纳为“截-取-代-平”四个字。 （ A ） 14、1MPa=109Pa=1KN/mm2。（ B ） 15、轴向拉压时 45o斜截面上切应力为最大，其值为横截面上正应力的一半（ A ） 16、杆件在拉伸时，纵向缩短，ε<0。（ B ） 17、杆件在压缩时，纵向缩短，ε<0；横向增大，ε'>0。（ A ） 18、σb是衡量材料强度的重要指标。（ A） 19、δ=7%的材料是塑性材料。（ A ） 20、塑性材料的极限应力为其屈服点应力。（ A ）21、“许用应力”为允许达到的最大工作应力。（ A ） 22、“静不定系统”中一定存在“多余约束力”。（ A ） 23、用脆性材料制成的杆件，应考虑“应力集中”的影响。 （ A ） 24、进行挤压计算时，圆柱面挤压面面积取为实际接触面的正投影面面积。（ A ） 25、冲床冲剪工件，属于利用“剪切破坏”问题。（ A ） 26、同一件上有两个剪切面的剪切称为单剪切。（ B ） 27、等直圆轴扭转时，横截面上只存在切应力。（ A ） 28、圆轴扭转时，最大切应力发生在截面中心处。（ B ） 29、在截面面积相等的条件下，空心圆轴的抗扭能力比实心圆轴大。（ A ） 30、使杆件产生轴向拉压变形的外力必须是一对沿杆件轴线的集中力。（ B ） 31、轴力越大，杆件越容易被拉断，因此轴力的大小可以用来判断杆件的强度。（ B ） 32、内力是指物体受力后其内部产生的附加相互作用力。 （ A ） 33、同一截面上，σ必定大小相等，方向相同。（ B ） 34、杆件某个横截面上，若轴力不为零，则各点的正应力均不为零。（ B ） 35、δ、值越大，说明材料的塑性越大。（ A ） 36、研究杆件的应力与变形时，力可按力线平移定理进行移动。（ B ） 37、杆件伸长后，横向会缩短，这是因为杆有横向应力存在。 （ B ） 38、线应变的单位是长度。（ B ） 第１页
材料力学习题与答案
第一章 包申格效应：指原先经过少量塑性变形，卸载后同向加载，弹性极限（σP）或屈服强度（σS）增加；反向加载时弹性极限（σP）或屈服强度（σS）降低的现象。 解理断裂：沿一定的晶体学平面产生的快速穿晶断裂。晶体学平面－－解理面，一般是低指数，表面能低的晶面。 解理面：在解理断裂中具有低指数，表面能低的晶体学平面。 韧脆转变：材料力学性能从韧性状态转变到脆性状态的现象（冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂，断口特征由纤维状转变为结晶状）。 静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度。是一个强度与塑性的综合指标，是表示静载下材料强度与塑性的最佳配合。 可以从河流花样的反“河流”方向去寻找裂纹源。 解理断裂是典型的脆性断裂的代表，微孔聚集断裂是典型的塑性断裂。 5.影响屈服强度的因素 与以下三个方面相联系的因素都会影响到屈服强度 位错增值和运动 晶粒、晶界、第二相等
外界影响位错运动的因素 主要从内因和外因两个方面考虑 （一）影响屈服强度的内因素 1．金属本性和晶格类型（结合键、晶体结构） 单晶的屈服强度从理论上说是使位错开始运动的临界切应力，其值与位错运动所受到的阻力（晶格阻力－－派拉力、位错运动交互作用产生的阻力）决定。 派拉力： 位错交互作用力 （a是与晶体本性、位错结构分布相关的比例系数，L是位错间距。）2．晶粒大小和亚结构 晶粒小→晶界多（阻碍位错运动）→位错塞积→提供应力→位错开动→产生宏观塑性变形。 晶粒减小将增加位错运动阻碍的数目，减小晶粒内位错塞积群的长度，使屈服强度降低（细晶强化）。 屈服强度与晶粒大小的关系： 霍尔－派奇（Hall-Petch) σs= σi+kyd-1/2 3．溶质元素 加入溶质原子→（间隙或置换型）固溶体→（溶质原子与溶剂原子半径不一样）产生晶格畸变→产生畸变应力场→与位错应力场交互运动→使位错受阻→提高屈服强度（固溶强化）。 4．第二相（弥散强化，沉淀强化） 不可变形第二相
材料力学题库6
第8章 压杆稳定 一、选择题 1、长方形截面细长压杆，b /h ＝1/2；如果将b 改为h 后仍为细长杆，临界力F cr 是原来的多少倍？有四种答案，正确答案是（C ）。 cr h h h （A ）2倍； （B ）4倍；（C ）8倍；（D ）16倍。 解答：因为 ， 2、压杆下端固定，上端与水平弹簧相连，如图，则压杆长度系数μ的范围有四种答案，正确答案是（D ）。 （A ）0.5μ<；（B ）0.50.7μ<<；（C ）0.72μ<<；（D ）0.52μ<<。 3、图示中心受压杆（a ）、（b ）、（c ）、（d ）。其材料、长度及抗弯刚度相同。两两对比。临界力相互关系有四种答案，正确答案是（C ）。 () 2cr 2 E F I ul π= 31 12 I bh =
(a) (b) (c) (d) （A）(F cr)a > (F cr)b，(F cr)c < (F cr)d；（B）(F cr)a < (F cr)b，(F cr)c > (F cr)d； （C）(F cr)a > (F cr)b，(F cr)c > (F cr)d；（D）(F cr)a < (F cr)b，(F cr)c < (F cr)d。 4、图示（a）、（b）两细长压杆材料及尺寸均相同，压力F由零以同样速度缓慢增加，则失稳先后有四种答案，正确答案是（B）。 （A）（a）杆先失稳；（B）（b）杆先失稳； （C）（a）、（b）杆同时失稳；（D）无法比较。 5、细长压杆，若其长度系数μ增加一倍，则压杆临界力F cr的变化有四种答案，正确答案是（C）。（A）增加一倍；（B）为原来的四倍； （C）为原来的四分之一；（D）为原来的二分之一。 解答： 6、两端球铰的正方形截面压杆，当失稳时，截面将绕哪个轴转动，有四种答案，正确答案是（D）。 () 2 cr2 E F I ul π =
材料力学习题册-参考答案(1-9章)
第一章绪论 一、选择题 1．根据均匀性假设，可认为构件的（C）在各处相同。 A．应力 B．应变 C．材料的弹性系数 D．位移 2．构件的强度是指（C），刚度是指（A），稳定性是指（B）。 A．在外力作用下构件抵抗变形的能力 B．在外力作用下构件保持原有平衡状态的能力 C．在外力作用下构件抵抗强度破坏的能力 3．单元体变形后的形状如下图虚线所示，则A点剪应变依次为图(a) （A），图(b) （C），图(c) （B）。 A．0 B．r2 C．r D．1.5r 4.下列结论中( C )是正确的。 A．内力是应力的代数和； B．应力是内力的平均值； C．应力是内力的集度； D．内力必大于应力； 5. 两根截面面积相等但截面形状和材料不同的拉杆受同样大小的轴向拉力，它们的应力 是否相等（B）。 A．不相等； B．相等； C．不能确定； 6．为把变形固体抽象为力学模型，材料力学课程对变形固体作出一些假设，其中均匀性假设是指（C）。 A. 认为组成固体的物质不留空隙地充满了固体的体积； B. 认为沿任何方向固体的力学性能都是相同的； C. 认为在固体内到处都有相同的力学性能； D. 认为固体内到处的应力都是相同的。 二、填空题 1.材料力学对变形固体的基本假设是连续性假设，均匀性假设，各向同性假设。
2．材料力学的任务是满足强度，刚度，稳定性的要求下，为设计经济安全的构件提供必要的理论基础和计算方法。 3．外力按其作用的方式可以分为表面力和体积力，按载荷随时间的变化情况可以分为静载荷和动载荷。 4．度量一点处变形程度的两个基本量是（正）应变ε和切应变γ。 三、判断题 1．因为构件是变形固体，在研究构件平衡时，应按变形后的尺寸进行计算。（×）2．外力就是构件所承受的载荷。（×）3．用截面法求内力时，可以保留截开后构件的任一部分进行平衡计算。（√）4．应力是横截面上的平均内力。（×）5．杆件的基本变形只是拉(压)、剪、扭和弯四种，如果还有另一种变形，必定是这四种变形的某种组合。（√）6．材料力学只限于研究等截面杆。（×）四、计算题 1．图示三角形薄板因受外力作用而变形，角点B垂直向上的位移为0.03mm，但AB和BC 仍保持为直线。试求沿OB的平均应变，并求AB、BC两边在B点的角度改变。 解：由线应变的定义可知，沿OB的平均应变为 =（OB＇－OB）/OB=0.03/120=2.5× 由角应变的定义可知，在B点的角应变为 =－∠A C=－2(arctan) =－2(arctan)=2.5×rad
材料力学课后习题答案
材料力学课后习题答案 欢迎大家来到，本人搜集整理了材料力学课后习题答案供大家查阅，希望大家喜欢。 1、解释下列名词。 1弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。 2.滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。 3.循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。 4.包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加;反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。 5.解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。 6.塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久(塑性)变形的能力。 韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 7.解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成1
个高度为b的台阶。 8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。是解理台阶的1种标志。 9.解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。 10.穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。 11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变 12.弹性不完整性：理想的弹性体是不存在的，多数工程材料弹性变形时，可能出现加载线与卸载线不重合、应变滞后于应力变化等现象,称之为弹性不完整性。弹性不完整性现象包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等决定金属屈服强度的因素有哪些? 答：内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。外在因素：温度、应变速率和应力状态。 2、试述韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂
2019年材料力学考试题库及答案
材料力考试题及答案 一、填空题：（每空1分，共计38分） 1、变形固体的变形可分为：弹性变形和塑性变形。 2、构件安全工作的基本要求是：构件必须具有足够的强度、足够刚度 和足够稳定性。 3、杆件变形的基本形式有拉（压）变形、剪切变形、扭转变形 和弯曲变形。 4、吊车起吊重物时，钢丝绳的变形是拉伸变形；汽车行驶时，传动轴的变 形是扭转变形；教室中大梁的变形是弯曲变形；螺旋千斤顶中的螺杆受压杆受压变形。 5、图中σ——ε曲线上，对应p点的应力为比例极限，符号__σp__、对应y 点的应力称为屈服极限，符号_σs__、对应b点的应力称为强化极限符号_σb ___ __。 k 6、内力是外力作用引起的，不同的外力引起不同的内力，轴向拉、压变形时 的内力称为轴力。剪切变形时的内力称为剪力，扭转变形时内力称为扭矩，弯曲变形时的内力称为弯矩。 7、下图所示各杆件中受拉伸的杆件有 AB、BC、CD、AD ；受力压缩杆件有 BE 。
8、胡克定律的两种表达式为EA L N l ?=?和εσE =。E 称为材料的 弹性模量 。它是衡量材料抵抗 变形 能力的一个指标。E 的单位为MPa ，1 MPa=_106_______Pa 。 9、衡量材料强度的两个重要指标是 屈服极限 和 强化极限 。 10、通常工程材料丧失工作能力的情况是：塑性材料发生 屈服 现象， 脆性材料发生 强化 现象。 11、挤压面为平面时，计算挤压面积按 实际面积 计算；挤压面为半圆柱面的 投影 面积计算。 12、在园轴的抬肩或切槽等部位，常增设 圆弧过渡 结构，以减小应力集中。 13、扭转变形时，各纵向线同时倾斜了相同的角度；各横截面绕轴线转动了不同 的角度，相邻截面产生了 转动 ，并相互错动，发生了剪切变形，所以横截面上有 剪 应力。 14、因半径长度不变，故切应力方向必与半径 垂直 由于相邻截面的间距不 变，即园轴没有 伸长或缩短 发生，所以横截面上无 正 应力。 15、长度为l 、直径为d 的圆截面压杆，两端铰支，则柔度λ为 ，若压 杆属大柔度杆，材料弹性模量为E ，则临界应力σ cr 为______________。 二、 判断题：（每空1分，共计8分） 1、正应力是指垂直于杆件横截面的应力。正应力又可分为正值正应力和负值正 应力。 （ √） 2、构件的工作应力可以和其极限应力相等。 （ × ） 3、设计构件时，须在满足安全工作的前提下尽量节省材料的要求。 （ √ ） 4、挤压面的计算面积一定是实际积压的面积。 （ × ）
材料力学习题及答案
材料力学习题一 一、计算题 1．（12分）图示水平放置圆截面直角钢杆（2 ABC π = ∠），直径mm 100d =，m l 2=， m N k 1q =，[]MPa 160=σ，试校核该杆的强度。 2．（12分）悬臂梁受力如图，试作出其剪力图与弯矩图。 3．（10分）图示三角架受力P 作用，杆的截面积为A ，弹性模量为E ，试求杆的内力和A 点的铅垂位移Ay δ。 4．（15分）图示结构中CD 为刚性杆，C ，D 处为铰接，AB 与DE 梁的EI 相同，试求E 端约束反力。
5. (15分) 作用于图示矩形截面悬臂木梁上的载荷为：在水平平面内P 1=800N ，在垂直平面内P 2=1650N 。木材的许用应力[σ]=10MPa 。若矩形截面h/b=2，试确定其尺寸。 三．填空题 （23分） 1．（4分）设单元体的主应力为321σσσ、、，则单元体只有体积改变而无形状改变的条件是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；单元体只有形状改变而无体积改变的条件是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 2．（6分）杆件的基本变形一般有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿四种；而应变只有＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿两种。 3．（6分）影响实际构件持久极限的因素通常有＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿，它们分别用＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿来加以修正。 4.（5分）平面弯曲的定义为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿_＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿_。 5.（2分）低碳钢圆截面试件受扭时，沿 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 截面破 坏；铸铁圆截面试件受扭时，沿 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 面破坏。 四、选择题（共2题，9分） 2．（5分）图示四根压杆的材料与横截面均相同，试判断哪一根最容易失稳。答案：（ ）
材料力学课后习题答案
8-1 试求图示各杆的轴力，并指出轴力的最大值。 (1) 用截面法求内力，取1-1、2-2截面； (2) 取1-1 (3) 取2-2 (4) 轴力最大值： (b) (1) 求固定端的约束反力； (2) 取1-1 (3) 取2-2截面的右段； (4) 轴力最大值： (c) (1) 用截面法求内力，取1-1、2-2、 3-3截面； (2) 取1-1 (3) 取2-2截面的左段； (4) 取3-3截面的右段； (c) (d) N 1 F R F N 1 F R F N 2 F N 1 N 2
(5) 轴力最大值： (d) (1) 用截面法求内力，取1-1、2-2截面； (2) 取1-1 (2) 取2-2 (5) 轴力最大值： 8-2 试画出8-1所示各杆的轴力图。 解：(a) (b) (c) (d) 8-5 段的直径分别为d 1=20 mm 和d 2=30 mm F 2之值。 解：(1) (2) 求1-1、2-2截面的正应力，利用正应力相同； 8-6 题8-5图所示圆截面杆，已知载荷F 1=200 kN ，F 2=100 kN ，AB 段的直径d 1=40 mm ，如欲 使AB 与BC 段横截面上的正应力相同，试求BC 段的直径。 解：(1) 用截面法求出1-1、2-2截面的轴力； (2) 求1-1、2-2截面的正应力，利用正应力相同； 8-7 图示木杆，承受轴向载荷F =10 kN 作用，杆的横截面面积A =1000 mm 2 ，粘接面的方位角 θ= 450，试计算该截面上的正应力与切应力，并画出应力的方向。 F N 3 F N 1 F N 2
材料力学题库及答案
材料力学题库及答案
材料力学题库及答案 【篇一：很经典的几套材料力学试题及答案】 若真不及格，努力下次过。 命题负责人：教研室主任： 【篇二：大学期末考试材料力学试题及答案】 1、拉杆伸长后，横向会缩短，这是因为杆有横向应力的存在。() 2、圆截面杆件受扭时，横截面上的最大切应力发生在横截面离圆心最远处。() 3、两梁的跨度、承受载荷及支承相同，但材料和横截面面积不同，因而两梁的剪力图和弯矩图不一定相同。() 4、交变应力是指构件内的应力，它随时间作周期性变化，而作用在构件上的载荷可能是动载荷，也可能是静载荷。() 5、弹性体的应变能与加载次序无关，只与载荷的最终值有关。（） 6、单元体上最大切应力作用面上必无正应力。() 7、平行移轴公式表示图形对任意两个相互平行轴的惯性矩和惯性积之间的关系。（）8、动载荷作用下，构件内的动应力与材料的弹性模量有关。() 9、构件由突加载荷所引起的应力，是由相应的静载荷所引起应力的两倍。() 10、包围一个点一定有一个单元体，该单元体各个面上只有正应力而无切应力。() 二、选择题（每个2分，本题满分16分） f 1．应用拉压正应力公式??n的条件是（）。
aa、应力小于比例极限；b、外力的合力沿杆轴线；c、应力小于弹性极限；d、应力小于屈服极限。 (a)(b) 2．梁拟用图示两种方式搁置，则两种情况下的最大弯曲正应力之比?m（）。axmax 为 a、1/4； b、1/16； c、1/64；d (a) (b) 3、关于弹性体受力后某一方向的应力与应变关系有如下论述：正确的是 a、有应力一定有应变，有应变不一定有应力； b、有应力不一定有应变，有应变不一定有应力； c、有应力不一定有应变，有应变一定有应力； d、有应力一定有应变，有应变一定有应力。 4、火车运动时，其轮轴横截面边缘上危险点的应力有四种说法，正确的是。a：脉动循环应力：b：非对称的循环应力；c：不变的弯曲应力；d：对称循环应力 5、如图所示的铸铁制悬臂梁受集中力f作用，其合理的截面形状应为图（b） 6、对钢制圆轴作扭转校核时，发现强度和刚度均比规定的要求低了20%，若安全因数不变，改用屈服极限提高了30%的钢材，则圆轴的（c ）a、强度、刚度均足够；b、强度不够，刚度足够；c、强度足够，刚度不够；d、强度、刚度均不够。 7、图示拉杆的外表面上有一斜线，当拉杆变形时，斜线将d。a：平动；b：转动c：不动；d：平动加转动 8、按照第三强度理论，比较图中两个应力状态的相的是（a ）。（图中应力单位为mpa）a、两者相同；b、（a）大；b、c、（b）大； d、无法判断一、判断：
材料力学精选练习题答案
材料力学精选练习题答案 一、是非题 1.1 材料力学主要研究杆件受力后变形与破坏的规律。 1.内力只能是力。 1.若物体各点均无位移，则该物体必定无变形。 1.截面法是分析应力的基本方法。二、选择题 1.构件的强度是指，刚度是指，稳定性是指。 A. 在外力作用下构件抵抗变形的能力 B. 在外力作用下构件保持其原有的平衡状态的能力 C. 在外力作用下构件抵抗破坏的能力 1.根据均匀性假设，可认为构件的在各点处相同。 A. 应力 B. 应变 C. 材料的弹性常数 D. 位移 1.下列结论中正确的是 A. 内力是应力的代数和 B. 应力是内力的平均值 C. 应力是内力的集度 D. 内力必大于应力 参考答案：1.1 √ 1.× 1.√ 1.× 1.C,A,B 1.C 1.C 轴向拉压 一、选择题 1. 等截面直杆CD位于两块夹板之间，如图示。杆件与夹板间的摩擦力与杆件自重保持平衡。设杆CD两侧的摩擦力沿轴线方向均匀分布，且两侧摩擦力的集度均为q，杆
CD的横截面面积为A，质量密度为?，试问下列结论中哪一个是正确的？ q??gA； 杆内最大轴力FNmax?ql；杆内各横截面上的轴力FN? ?gAl 2 ； 杆内各横截面上的轴力FN?0。 2. 低碳钢试样拉伸时，横截面上的应力公式??FNA适用于以下哪一种情况? 只适用于?≤?p；只适用于?≤?e； 3. 在A和B 和点B的距离保持不变，绳索的许用拉应力为[? ]取何值时，绳索的用料最省？ 0； 0； 5； 0。 4. 桁架如图示，载荷F可在横梁DE为A，许用应力均为[?]。求载荷F 的许用值。以下四种答案中哪一种是正确的？ [?]A2[?]A ；； 32 [?]A； [?]A。 5. 一种是正确的？ 外径和壁厚都增大；
材料力学考题
1、简易起重设备中，AC杆由两根80?80?7等边角钢组成，AB杆由两根10号工字钢组成.材料为Q235钢，许用应力[?]=170M Pa.求许可荷载[F]. 解：(1)取结点A为研究对象，受力分析如图所示. 结点A的平衡方程为 2、图示空心圆轴外径D=100mm，内径d=80mm，M1=6kN·m，M2=4kN·m，材料的剪切弹性模量G=80GPa. (1)画轴的扭矩图； (2)求轴的最大切应力，并指出其位置. 3、一简支梁受均布荷载作用，其集度q=100kN/m,如图所示.试用简易法作此梁的剪力图和弯矩图. 解:(1)计算梁的支反力 将梁分为AC、CD、DB三段.AC和DB上无荷载,CD段有向下的均布荷载. 4、T形截面铸铁梁的荷载和截面尺寸如图所示.铸铁的抗拉许用应力为 [?t]=30MPa,抗压许用应力为[?c]=160MPa.已知截面对形心轴Z的惯性矩为 Iz=763cm4,y1=52mm,校核梁的强度. 5、图示一抗弯刚度为EI的悬臂梁,在自由端受一集中力F作用.试求梁的挠曲线方程和转角方程,并确定其最大挠度和最大转角 将边界条件代入(3)(4)两式中,可得梁的转角方程和挠曲线方程分别为
6、简支梁如图所示.已知mm截面上A点的弯曲正应力和切应力分别为?=-70MPa， ?=50MPa.确定A点的主应力及主平面的方位. 解：把从A点处截取的单元体放大如图 7、直径为d=0.1m的圆杆受力如图,T=7kNm,F=50kN,材料为铸铁，[?]=40MPa,试用第一强度理论校核杆的强度. 8、空心圆杆AB和CD杆焊接成整体结构，受力如图。AB杆的外径D=140mm，内、外径之比α=d/D=0.8，材料的许用应力[?]=160MPa。试用第三强度理论校核AB杆的强度 解：(1)外力分析将力向AB杆的B截面形心简化得 AB杆为扭转和平面弯曲的组合变形 (2)内力分析--画扭矩图和弯矩图,固定端截面为危险截面 9、压杆截面如图所示。两端为 柱形铰链约束，若绕y轴失稳可视为两端固定，若绕z轴失稳可视为两端铰支。已知，杆长l=1m,材料的弹性模量E=200GPa，?p=200MPa。求压杆的临界应力。 1.外力偶矩计算公式（P功率，n转速） 2.弯矩、剪力和荷载集度之间的关系式 3.轴向拉压杆横截面上正应力的计算公式（杆件横截面轴力FN，横截面面积A，拉应力 为正） 4.轴向拉压杆斜截面上的正应力与切应力计算公式（夹角a从x轴正方向逆时针转至外法线的方位 角为正）
大学材料力学习题及标准答案(题库)
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一．是非题：（正确的在括号中打“√”、错误的打“×”） （60小题） 1．材料力学研究的主要问题是微小弹性变形问题，因此在研究构件的平衡与运动时，可不计构件的变形。( √ ) 2．构件的强度、刚度、稳定性与其所用材料的力学性质有关，而材料的力学性质又是通过试验测定的。 ( √ ) 3．在载荷作用下，构件截面上某点处分布内力的集度，称为该点的应力。(√ ) 4．在载荷作用下，构件所发生的形状和尺寸改变，均称为变形。( √ ) 5．截面上某点处的总应力p 可分解为垂直于该截面的正应力σ和与该截面相切的剪应力τ，它们的单位相同。( √ ) 6．线应变ε和剪应变γ都是度量构件内一点处变形程度的两个基本量，它们都是无量纲的量。( √ ) 7．材料力学性质是指材料在外力作用下在强度方面表现出来的性能。( ) 8．在强度计算中，塑性材料的极限应力是指比例极限p σ，而脆性材料的极限应力是指强度极限b σ。( ) 9．低碳钢在常温静载下拉伸，若应力不超过屈服极限s σ，则正应力σ与线应变ε成正比，称这一关系为拉伸（或压缩）的虎克定律。( ) 10．当应力不超过比例极限时，直杆的轴向变形与其轴力、杆的原长成正比，而与横截面面积成反比。( √ ) 11．铸铁试件压缩时破坏断面与轴线大致成450，这是由压应力引起的缘故。( ) 12．低碳钢拉伸时，当进入屈服阶段时，试件表面上出现与轴线成45o 的滑移线，这是由最大剪应力max τ引起的，但拉断时截面仍为横截面，这是由最大拉应力max σ引起的。( √ ) 13．杆件在拉伸或压缩时，任意截面上的剪应力均为零。( ) 14．EA 称为材料的截面抗拉（或抗压）刚度。( √ ) 15．解决超静定问题的关键是建立补充方程，而要建立的补充方程就必须研究构件的变形几何关系，称这种关系为变形协调关系。( √ ) 16．因截面的骤然改变而使最小横截面上的应力有局部陡增的现象，称为应力集中。(√ ) 17．对于剪切变形，在工程计算中通常只计算剪应力，并假设剪应力在剪切面内是均匀分布的。( ) 18．挤压面在垂直挤压平面上的投影面作为名义挤压面积，并且假设在此挤压面积上的挤压应力为均匀分布的。( ) 19．挤压力是构件之间的相互作用力是一种外力，它和轴力、剪力等内力在性质上是不同的。( ) 20．挤压的实用计算，其挤压面积一定等于实际接触面积。( ) 21．园轴扭转时，各横截面绕其轴线发生相对转动。( ) 22．薄壁圆筒扭转时，其横截面上剪应力均匀分布，方向垂直半径。( ) 23．空心圆截面的外径为D ，内径为d ，则抗扭截面系数为16 16 3 3P d D W ππ- =。( ) 24．静矩是对一定的轴而言的，同一截面对不同的坐标轴，静矩是不相同的，并且它们可以为正，可以为负，亦可以为零。( ) 25．截面对某一轴的静矩为零，则该轴一定通过截面的形心，反之亦然。 ( ) 26．截面对任意一对正交轴的惯性矩之和，等于该截面对此两轴交点的极惯性矩，
材料力学课后习题答案
8-1 试求图示各杆的轴力，并指出轴力的最大值。 解：(a) (1) 用截面法求内力，取1-1、2-2截面； (2) 取1-1截面的左段； 110 0 x N N F F F F F =-==∑ (3) 取2-2截面的右段； (a (b) (c (d
220 0 0x N N F F F =-==∑ (4) 轴力最大值： max N F F = (b) (1) 求固定端的约束反力； 0 20 x R R F F F F F F =-+-==∑ (2) 取1-1截面的左段； 110 0 x N N F F F F F =-==∑ (3) 取2-2截面的右段； 1 1 2
220 0 x N R N R F F F F F F =--==-=-∑ (4) 轴力最大值： max N F F = (c) (1) 用截面法求内力，取1-1、2-2、3-3截面； (2) 取1-1截面的左段； 110 20 2 x N N F F F kN =+==-∑ (3) 取2-2截面的左段； 220 230 1 x N N F F F kN =-+==∑ (4) 取3-3截面的右段； 1 1
330 30 3 x N N F F F kN =-==∑ (5) 轴力最大值： max 3 N F kN = (d) (1) 用截面法求内力，取1-1、2-2截面； (2) 取1-1截面的右段； 110 210 1 x N N F F F kN =--==∑ (2) 取2-2截面的右段； 3 1 2
220 10 1 x N N F F F kN =--==-∑ (5) 轴力最大值： max 1 N F kN = 8-2 试画出8-1所示各杆的轴力图。 解：(a) (b) (c) F
材料力学试题库
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1、以下列举的实际问题中，属于强度问题的是（ ）；属于刚度问题的是 （ ）；属于稳定性问题的是（ ） 【 】【 】【 】 A ．旗杆由于风力过大而产生不可恢复的永久变形 B ．自行车链条拉长量超过允许值而打滑 C ．桥梁路面由于汽车超载而开裂 D ．细长的千斤顶螺杆因压力过大而弯曲 2、虎克定律使用的条件是（ ） 【 】 A 、σ＜σp B 、σ＞σp C 、σ＜σs D 、σ＞σs 3、一等直杆在两端承受拉力作用，若其一半为钢，一半为铝，则两段的（ ）。 【 】 A 、内力相同，变形相同 B 、内力相同，变形不同 C 、内力不同，变形相同 D 、内力不同，变形不同 4、如图所示，设杆内最大轴力和最小轴力分别为Nmax F 和Nmin F ，则下列结论正确的是 【 】 A 、Nmax F =50KN ，Nmin F =5KN ； B 、Nmax F =55KN ，Nmin F =40KN ； C 、Nmax F =55KN ，Nmin F =25KN ； D 、Nmax F =20KN ，Nmin F =-5KN ；
.B 22 1ql m ql F A A = = .C 2ql m ql F A A == . D 23 1 ql m ql F A A == 1、根据圆轴扭转时的平面假设，可以认为圆轴扭转时横截面（ ）。 【 】 A 、形状尺寸不变，直径线仍为直线。 B 、形状尺寸改变，直径线仍为直线。 C 、形状尺寸不变，直径线不保持直线。 D 、形状尺寸改变，直径线不保持直线。 2、虎克定律使用的条件是（ ） 【 】 A 、σ＜σp B 、σ＞σp C 、σ＜σs D 、σ＞σs 3、一等直杆在两端承受拉力作用，若其一半为钢，一半为铝，则两段的（ ）。 【 】 A 、内力相同，变形相同 B 、内力相同，变形不同 C 、内力不同，变形相同 D 、内力不同，变形不同 4、如图所示，设杆内最大轴力和最小轴力分别为Nmax F 和Nmin F ，则下列结论正确的是 【 】 A 、Nmax F =50KN ，Nmin F =5KN ； B 、Nmax F =55KN ，Nmin F =40KN ； C 、Nmax F =55KN ，Nmin F =25KN ； D 、Nmax F =20KN ，Nmin F =-5KN ；
材料力学试题及答案完整版
材料力学试题及答案 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
材料力学-模拟试题 一、单项选择题 1. 截面上的全应力的方向（ ） A 、平行于截面 B 、垂直于截面 C 、可以与截面任意夹角 D 、与截面无关 2. 脆性材料的延伸率（ ） A 、小于5% B 、小于等于5% C 、大于5% D 、大于等于5% 3. 如图所示简支梁，已知C 点转角为θ。在其它条件不变的情况下，若将荷载F 减小一半，则C 点的转角为（ ） A 、θ B 、θ C 、θ D 、2θ 4.危险截面是（）所在的截面。 A 、最大面积 B 、最小面积 C 、最大应力 D 、最大内力 5. 图示单元体应力状态，沿x 方向的线应变εx 可表示为（ ） A 、E y σ B 、)(1 y x E μσσ- C 、)(1x y E μσσ- D 、G τ 6. A 、线位移 B 、转角 C 、线应变 D 7. 塑性材料的名义屈服应力使用（ ） A 、σS 表示 B 、σb 表示 C 、σp 表示 D 、σ表示 8.拉（压）杆应力公式A F N =σ的应用条件是（） A 、应力在比例极限内 B 、应力在屈服极限内 C 、外力合力作用线必须沿着杆的轴线 D 、杆件必须为矩形截面杆 9.下列截面中，弯曲中心与其形心重合者是（） A 、Z 字形型钢 B 、槽钢 C 、T 字形型钢 D 、等边角钢 10. 如图所示简支梁，已知C 点转角为θ。在其它条件不变的情况下，若将杆长增加一倍，则C 点的转角为（ ） A 、2θ B 、4θ C 、8θ D 、16θ x