(2015更新版)材料力學(xué)網(wǎng)上作業(yè)題參考答案20151014

1、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院材料力學(xué)網(wǎng)上作業(yè)題（2015更新版）緒論一、名詞解釋1 .強度2.剛度3.穩(wěn)定性4.變形5,桿件6.板或殼7.塊體二、簡答題2 .構(gòu)件有哪些分類？3 .材料力學(xué)的研究對象是什么？4 .材料力學(xué)的任務(wù)是什么？5 .可變形固體有哪些基本假設(shè)？5,桿件變形有哪些基本形式？6 .桿件的幾何基本特征？7,載荷的分類？8,設(shè)計構(gòu)件時首先應(yīng)考慮什么問題？設(shè)計過程中存在哪些矛盾？第一章軸向拉伸和壓縮一、名詞解釋1.內(nèi)力2.軸力3,應(yīng)力4,應(yīng)變5.正應(yīng)力6,切應(yīng)力7,伸長率8,斷面收縮率9,許用應(yīng)力10.軸 向拉伸11.冷作硬化二、簡答題1,桿件軸向拉伸或壓縮時，外力特點是什么？2,桿件

2、軸向拉伸或壓縮時，變形特點是什么？3.截面法求解桿件內(nèi)力時，有哪些步驟？4,內(nèi)力與應(yīng)力有什么區(qū)別？5,極限應(yīng)力與許用應(yīng)力有什么區(qū)別？6,變形與應(yīng)變有什么區(qū)別？7,什么是名義屈服應(yīng)力？8,低碳鋼和鑄鐵在軸向拉伸時，有什么樣的力學(xué)特性？9,強度計算時，一般有哪學(xué)步驟？10 .什么是胡克定律？11 .表示材料的強度指標(biāo)有哪些？12 .表示材料的剛度指標(biāo)有哪些？13 .什么是泊松比？14 .表示材料的塑性指標(biāo)有哪些？15,拉壓桿橫截面正應(yīng)力公式適用范圍是什么？16,直桿軸向拉伸或壓縮變形時，在推導(dǎo)橫截面正應(yīng)力公式時，進(jìn)行什么假設(shè)？、計算題2.1.試用截面法求下列各桿指定截面的軸力。試用截面法求下列各桿

3、指定截面的軸力。21N3.試用截面法求下列各桿指定截面的軸力。34.2,3試用截面法求下列各桿指定截面的軸力。5.6.試用截面法求下列各桿指定截面的軸力。20 kL150 kN120 kN試用截面法求下列各桿指定截面的軸力。7高爐裝料器中的大鐘拉桿如圖a所示，拉桿下端以連接楔與大鐘連接，連接處拉桿的木It截面如圖b所示;拉桿上端螺紋的小徑 d = 175 mm。已知作用于拉桿上的靜拉力F=850 kN ,試計算大鐘拉桿橫截面上的最大靜應(yīng)力。(a)(b)8 一桅桿起重機(jī)如圖所示，起重桿 AB為一鋼管，其外徑 D = 20 mm ,內(nèi)徑d 18 mm；鋼繩CB的橫截面 面積為10 mm2。已知起重

4、量 F = 2 000 N ,試計算起重桿和鋼絲繩橫截面上的應(yīng)力。2A=1000 mm ,9 一長為300 mm的鋼桿，其受力情況如圖所示。已知桿橫截面面積 材料的彈性模量 E = 200 GPa,試求：AC、CD、DB各段橫截面上的應(yīng)力和縱向變形;(2) AB桿的總縱向變形。F=20 kN尸 =20 kN10 . 一圓截面階梯桿受力如圖所示，已知材料的彈性模量 E = 200 GPa,試求各段的橫截面上應(yīng)力和縱向應(yīng)變。11 .如圖所示結(jié)構(gòu)的 AB桿為鋼桿，其橫截面面積Ai= 600 mm2,許用應(yīng)力仃=140 MPa ; BC桿為木桿,橫截面面積A2= 30000 mm2,許用壓應(yīng)力。阿=3

5、.5 MPa。試求最大許可載荷 F。第二章剪切一、名詞解釋1 .剪切2.剪力3.剪切面4.擠壓面5.擠壓應(yīng)力6.擠壓力二、簡答題2 .切應(yīng)力與正應(yīng)力有何區(qū)別？3 .擠壓面與計算擠壓面是否相同？4 .擠壓與壓縮有什么區(qū)別？5 .連接件上的剪切面、擠壓面與外力方向有什么關(guān)系？6 .構(gòu)件連接部位應(yīng)滿足哪幾方面的強度條件？如何分析連接件的強度？7 .擠壓面為半圓柱面時，如何找擠壓面？8 .在剪切問題中，擠壓應(yīng)力進(jìn)行什么假設(shè)？三、計算題1. 一螺栓連接如圖所示，已知 F=200 kN , 6=20 mm ,螺栓材料的許用切應(yīng)力廣=80 MPa ,試求螺栓的直徑。2.銷釘式安全離合器如圖所示，允許傳遞的外

6、力偶矩M =0.3 kN m ,銷釘材料的剪切強度極限 T b=360MPa,軸的直徑 D = 30 mm ,為保證 M 300 N m時銷釘被剪斷，試求銷釘?shù)闹睆絛。3.沖床的最大沖力為 400 kN,沖頭材料的許用應(yīng)力 MPa。試求在最大沖力作用下所能沖剪圓孔的最小直徑仃=440 MPa,被沖剪鋼板的剪切強度極限 b=360 d和鋼板的最大厚度& 。4.已知圖示挪接鋼板的厚度 =10 mm,挪釘?shù)闹睆綖?d=17 mm，挪釘?shù)脑S用切 應(yīng)力7 = 140 MPa ,許用擠壓應(yīng)力燈bs=320 MPa , F=24 kN，試作強度校核。5.圖示為測定剪切強度極限的試驗裝置。若已知低碳鋼試件的直

7、徑 kN,試問材料的剪切強度極限為多少？d=10 mm,剪斷試件時的外力F=50.26.圖示夾剪，銷子 C的直徑為6 mm,剪直徑與銷子直徑相同的銅絲時，若力 F=200 N , a=30 mm , b=150 mm,求銅絲與銷子橫截面上的平均切應(yīng)力。第三章扭轉(zhuǎn)一、名詞解釋1.扭轉(zhuǎn)2.扭矩3.扭轉(zhuǎn)角4.剪切胡克定律 5.單位長度扭轉(zhuǎn)角二、簡答題1 .當(dāng)單元體上同時存在切應(yīng)力和正應(yīng)力時，切應(yīng)力互等定理是否仍然成立？2 .在切應(yīng)力作用下，單元體將發(fā)生怎樣的變形？3 .從強度方面考慮，空心圓截面軸為什么比實心圓截面軸合理？4 .從強度方面考慮，空心圓截面軸的壁厚是否愈薄愈好？5 .如何計算圓軸的扭轉(zhuǎn)

8、角？其單位是什么？6 .圓軸扭轉(zhuǎn)時，何謂抗扭剛度？7 .圓軸扭轉(zhuǎn)時，橫截面上的切應(yīng)力如何分布？8 .圓軸扭轉(zhuǎn)時，如何判斷扭矩的正負(fù)號？T max是否相9 .直徑d和長度l都相同，而材料不同的兩根軸，在相同的扭矩作用下，它們的最大切應(yīng)力 同？扭轉(zhuǎn)角是否相同？為什么？10 .如圖所示的兩個傳動軸，試問哪一種輪的布置對提高軸的承載能力有利？為什么？11, 一空心圓軸的截面如圖所示，它的極慣性矩Ip和抗扭截面系數(shù) Wp是否可以按下式計算?為什么?32d432二D3二d3Wt =W砂卜一叫內(nèi)=一 1616三、計算題1 .試求圖示各軸在指定橫截面1-1 , 2-2和3-3上的扭矩，并在各截面上表示出扭矩的

9、轉(zhuǎn)向。3 kN*m 5 kN-tn.23 2kN m32 .試求圖示各軸在指定橫截面 1-1 , 2-2和3-3上的扭矩，并在各截面上表示出扭矩的轉(zhuǎn)向。6 kNtnkNm J / 2 1 KN,m 3雄宣02kNm 12 2 kN to 33.試?yán)L出下列各軸的扭矩圖，并求|T|maxM 3M 2M4.試?yán)L出下列各軸的扭矩圖，并求 |T|max3MM4M5 .試?yán)L下列各軸的扭矩圖，并求出 |T|max已知Ma = 200 N - m , Mb = 400 N - m, Mc=600N - m。6 .試?yán)L下列各軸的扭矩圖，并求出|T|max已知Ma = 200 N - m , Mb = 400 N

10、 - m,Mc=600N m。% Mc Mj7 . 一傳動軸如圖所示，已知 Ma = 1.3 N - m, Mb=3 N - m, Mc=1 N - m, Md=0.7 N m；各段軸的直徑分 另1J為： dAB=50 mm , dBc=75mm , d cd=50 mm(1)畫出扭矩圖；(2)求1-1 ,2-2 ,3-3截面的最大切應(yīng)力。8.圖示的空心圓軸，外徑 D = 80 mm,內(nèi)徑d = 62.5 mm ,承受扭矩 T =1 000 N m。(1)求max, min ；(2)繪出橫截面上的切應(yīng)力分布圖；(3)求單位長度扭轉(zhuǎn)角，已知 G= 80X 103MPa。T9 .已知變截面鋼軸上的

11、外力偶矩Mb=1800 N - m , M c= 1200 N m,試求最大切應(yīng)力和最大相對扭轉(zhuǎn)角。已知 G= 80 x 103MPa。10 .一鋼軸的轉(zhuǎn)速 n= 240 r/min。傳遞功率 P = 44. 1 kw。已知丁 =40 MPa嚴(yán)=1()/m, G= 80 X 103MPa,試按強度和剛度條件計算軸的直徑。11 .圖示實心軸通過牙嵌離合器把功率傳給空心軸。傳遞的功率P =7. 5 kW,軸的轉(zhuǎn)速n=100 r/min ,試選擇實心軸直徑d和空心軸外徑d2。已知d1/d2=0.5,7=40 MPa 。12 .船用推進(jìn)器的軸，一段是實心的，直徑為 280 mm,另一段是空心的，其內(nèi)徑

12、為外徑的一半。在兩段產(chǎn) 生相同的最大切應(yīng)力的條件下，求空心部分軸的外徑D。13 . 一傳動軸傳遞功率 P=3kW ,轉(zhuǎn)速n=27 r/min ,材料為45鋼，許用切應(yīng)力7=40MPa ,試計算軸的直徑。14 . 一鋼制傳動軸，受扭矩 T=4 kN - m,材料的剪切彈性模量 G=80x10 3MPa,許用切應(yīng)力7=40 MPa, 單位長度的許用扭轉(zhuǎn)角中=1 ( 9m,試計算軸的直徑。15 . T為圓桿橫截面上的扭矩，試畫出截面上與T對應(yīng)的切應(yīng)力分布圖。第四章彎曲內(nèi)力一、名詞解釋1.梁2.縱向?qū)ΨQ面 3.對稱彎曲4.剪力5.彎矩6.剪力方程7.彎矩方程、簡答題1 .在集中力作用處，梁的剪力圖和彎

13、矩圖各有什么特點？2 .在集中力偶作用處，梁的剪力圖和彎矩圖各有什么特點?3 .在梁彎曲變形時，在剪力圖中有什么意義？dx4.在梁彎曲變形時,dM在彎矩圖中有什么意義?dx5 .梁彎曲變形時，載荷集度q、剪力和彎矩三者之間的微分關(guān)系是什么?6 .在梁彎曲變形時，橫截面上有幾種內(nèi)力？如何規(guī)定正負(fù)號？7 .在梁彎曲變形時，用什么方法能快速求出橫截面上的內(nèi)力？8 .根據(jù)梁的支撐情況，在工程實際中常見的梁有幾種形式？三、計算題1 .試求下列梁指定截面 1 1、2-2上的剪力Fs和彎矩Mo各截面無限趨近于梁上 C點。nwrijcC點。3.試求下列梁指定截面1 1、2-2上的剪力Fs和彎矩Mo 2-2截面

14、無限趨近于梁上A點。2 .試求下列梁指定截面1 1、2-2上的剪力Fs和彎矩Mo各截面無限趨近于梁上1 1、2 2上的剪力Fs和彎矩Mo各截面無限趨近于梁上C點。4.試求下列梁指定截面5.試求下列梁指定截面 1 1、2 2上的剪力Fs和彎矩Mo各截面無限趨近于梁上B點。1 2B C iiar- + A-*A點。6 .試求下列梁指定截面1 1、2-2上的剪力Fs和彎矩Mo各截面無限趨近于梁上此|Fs|max 和 Mmax。|Fs|max 和 |M|max。7 .試列出下列梁的剪力方程和彎矩方程，作剪力圖和彎矩圖，并求8 .試列出下列梁的剪力方程和彎矩方程，作剪力圖和彎矩圖，并求9 .試列出下列梁

15、的剪力方程和彎矩方程，作剪力圖和彎矩圖，并求|Fs|max和1M|max。10 .不列剪力方程和彎矩方程，試作以下各梁的剪力圖和彎矩圖，并求出|Fs|max和|M|max。尸=200 NAA/i50N.mV-d|Fs|max和 |M| max。13.不列剪力方程和彎矩方程，試作以下各梁的剪力圖和彎矩圖，并求出|Fs|max和 |M| max。14.不列剪力方程和彎矩方程，試作以下各梁的剪力圖和彎矩圖，并求出|Fs|max和 |M| max。11 .不列剪力方程和彎矩方程，試作以下各梁的剪力圖和彎矩圖，并求出g=10 kN/m務(wù)而,mSl12 .不列剪力方程和彎矩方程，試作以下各梁的剪力圖和彎矩

16、圖，并求出|Fs|max和|M|max。15 .不列剪力方程和彎矩方程，試作以下各梁的剪力圖和彎矩圖，并求出|Fs|max和|M|max。R|max 和 Mmax。16 .不列剪力方程和彎矩方程，試作以下各梁的剪力圖和彎矩圖，并求出|Fs|max和 |M| max。17 .不列剪力方程和彎矩方程，試作以下各梁的剪力圖和彎矩圖，并求出q-2 kN/m18.不列剪力方程和彎矩方程，試作以下各梁的剪力圖和彎矩圖，并求出20.不列剪力方程和彎矩方程，試作以下各梁的剪力圖和彎矩圖，并求出|Fs|max和 Mmax。|Fs|max和 Mmax。|Fs|max和 |M| max。M=qaC21.不列剪力方程

17、和彎矩方程，試作以下各梁的剪力圖和彎矩圖，并求出|Fs|max和 |M|max。q41 “ I |cHT-*4*-Tmax。22.不列剪力方程和彎矩方程，試作以下各梁的剪力圖和彎矩圖，并求出|Fs|max和|M|MFa IF4c|b.a，23 .不列剪力方程和彎矩方程，試作以下各梁的剪力圖和彎矩圖，并求出q F=q。44 111J J 11 112a24 .不列剪力方程和彎矩方程，試作以下各梁的剪力圖和彎矩圖，并求出|Fs|max和 M|Fs|max和 |M|max0max。第五章彎曲應(yīng)力一、名詞解釋1.橫力彎曲2.純彎曲3.中性層4.中性軸5.抗彎截面系數(shù) 6.抗彎剛度二、簡答題1 .慣性矩

18、和抗彎截面系數(shù)各表示什么特性？2 .慣性矩和抗彎截面系數(shù)有量綱嗎？如果有，是什么？3 .梁的抗彎剛度EI具有什么物理意義？它與抗彎截面系數(shù)有什么區(qū)別？4 .什么時平行移軸公式？在應(yīng)用時，注意什么？5 .在梁彎曲變形時，推導(dǎo)橫截面正應(yīng)力公式時，進(jìn)行了哪些假設(shè)？6 .彎曲正應(yīng)力公式適用范圍是什么？7 .純彎曲時推導(dǎo)的正應(yīng)力公式適用于橫力彎曲嗎？8 .平面彎曲的條件是什么？9 .提高梁抗彎強度的措施有哪些？10 .梁具有如圖所示形狀的橫截面，如在平面彎曲下，受正彎矩作用，試分別畫出各橫截面上的正應(yīng)力沿 其高度的變化圖。(鼻)(b)11 .如圖所示梁，指明截面哪部分受拉，哪部分受壓。三、計算題1. 一

19、矩形截面梁如圖所示，試計算 I-I截面上A、B、C、D各點處的正應(yīng)力，并指明是拉應(yīng)力還是壓應(yīng) 力。2 .一外伸梁如圖所示，梁為16a槽鋼所制成，尺寸如下：槽鋼上下高度h=63mm ,z軸距上邊距離為 h=18mm , 抗彎截面模量Iz=73.3cm4的最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力。F=3kN尸廣6 kNA , fC Bt 16a0,8 m 0.8 m 0.8 m i-3 . 一矩形截面梁如圖所示，已知F =2kN,橫截面的高寬比h/b =3;材料為松木，其許用應(yīng)力為仃=8MPa。試選擇橫截面的尺寸。4 . 一圓軸如圖所示，其外伸部分為空心管狀，試作彎矩圖，并求軸內(nèi)的最大正應(yīng)力。5 . 一礦車車軸如圖

20、所示。已知 a=0.6 m, F=5kN ,材料的許用應(yīng)力。=80MPa ,試選擇車軸軸徑。6 . 一受均布載荷的外伸鋼梁如圖所示，已知 q=12kN/m ,材料的許用應(yīng)力仃=160MPa。試選擇此梁的工 字鋼抗彎截面模量。川川I川川川川迎WWW2m7 .求以下各圖形對形心軸 z的慣性矩。8 .求以下各圖形對形心軸z的慣性矩。9 .鑄鐵T形截面梁如圖所示。設(shè)材料的許用拉應(yīng)力與許用壓應(yīng)力之比為仃t:仃c=1 : 3,試確定翼緣的合理寬度bo3010 .計算圖形對Y的慣性矩。11 .當(dāng)梁具有如圖所示形狀的橫截面，計算各截面對中性軸z的慣性矩。12 .當(dāng)梁具有如圖所示形狀的橫截面，計算各截面對中性軸

21、z的慣性矩。第六章彎曲變形一、名詞解釋1 .梁的撓曲線 2.撓度3.轉(zhuǎn)角4.疊加法5.靜不定梁6.基本靜定梁 7.多余約束二、簡答題1,用什么量度量梁的變形？2 .梁的撓曲線有什么特點？3,梁彎曲變形時，如何規(guī)定梁撓度和轉(zhuǎn)角的正負(fù)號？4 .在推導(dǎo)梁撓曲線方程時，為什么說是近似微分方程？5 .有哪些方法求解梁的變形？6 .在用積分法求解梁的變形時，如何求解積分常數(shù)？7 .在求解梁的變形時，疊加原理在什么條件下使用？8 .在設(shè)計時，一受彎的碳素鋼軸剛度不夠，為了提高剛度而改用優(yōu)質(zhì)合金鋼是否合理？為什么?三、計算題1.用積分法求梁的轉(zhuǎn)角方程、撓曲線方程以及B截面轉(zhuǎn)角和撓度。已知抗彎剛度EI為常數(shù)。C

22、截面轉(zhuǎn)角和撓度。已知抗彎剛度EI為常數(shù)。2.用積分法求梁的轉(zhuǎn)角方程、撓曲線方程以及3.用積分法求梁的轉(zhuǎn)角方程、撓曲線方程以及A、B截面的車t角和C截面的撓度。已知抗彎剛度 EI為常4.用積分法求梁的轉(zhuǎn)角方程、撓曲線方程以及4AB 7A截面的轉(zhuǎn)角和撓度。已知抗彎剛度EI為常數(shù)。5 .用積分法梁的轉(zhuǎn)角方程、撓曲線方程以及C截面的轉(zhuǎn)角和撓度。已知抗彎剛度EI為常數(shù)。6 .用積分法梁的轉(zhuǎn)角方程、撓曲線方程以及A、B截面的轉(zhuǎn)角。已知抗彎剛度EI為常數(shù)。7 .用疊加法求梁B截面的撓度和轉(zhuǎn)角。已知梁的抗彎剛度EI為常數(shù)。8 .用疊加法求梁 A截面的撓度和轉(zhuǎn)角。已知梁的抗彎剛度EI為常數(shù)。jmuiiulwwr

23、i_ / . T1一一 下一9 .用疊加法求梁B截面的車t角和C截面的撓度。已知梁的抗彎剛度EI為常數(shù)。10 .用疊加法求梁C截面的撓度和轉(zhuǎn)角。已知梁的抗彎剛度EI為常數(shù)。F=qa ?11 .用疊加法求梁 A截面的車t角和 C截面的撓度。已知梁的抗彎剛度 EI為常數(shù)。亨g婀口而山川嘮12 .已知梁的抗彎剛度 EI為常數(shù)。試求梁的支座反力。哈 弟r* I- / 第七章壓桿穩(wěn)定一、名詞解釋1 .穩(wěn)定性2.失穩(wěn)3.臨界壓力4.臨界應(yīng)力5.柔度6.慣性半徑二、簡答題2 .構(gòu)件的強度、剛度、穩(wěn)定性有什么區(qū)別？3 .為什么直桿受軸向壓力作用有失穩(wěn)問題，而受軸向拉力作用就無失穩(wěn)問題？4 .對于兩端錢支，由

24、Q235鋼制的圓截面桿，問桿長 l與直徑d的比值應(yīng)滿足什么條件，才能應(yīng)用歐拉公 式？5 .歐拉公式的適用范圍是什么？6 .計算臨界力時，如對中柔度桿誤用歐拉公式， 或?qū)Υ笕岫葪U誤用直線公式，將使計算結(jié)果比實際情況偏 大還是偏?。? .壓桿的臨界力與臨界應(yīng)力有何區(qū)別與聯(lián)系？是否臨界應(yīng)力愈大的壓桿，其穩(wěn)定性也愈好？8 .壓桿的柔度反映了什么？三、計算題1 .圖示的細(xì)長壓桿均為圓截面桿，其直徑 d均相同，材料是 Q235鋼，E=210GPa。其中：圖a為兩端錢 支；圖b為一端固定，另一端錢支；圖 c為兩端固定。試判別哪一種情形的臨界力最大，哪種其次，哪種 最小？若圓桿直徑d=160 mm,試求最大的

25、臨界力 Fcr。F2 .圖示壓桿的材料為 Q235鋼，PP = 200Mpa , E = 210GPa,在正視圖a的平面內(nèi)，兩端為錢支，在 俯視圖b的平面內(nèi)，兩端認(rèn)為固定。試求此桿的臨界力。產(chǎn)O產(chǎn)仙-x I ,1 :丁一二 三至J - ATB L口1-8)3 .圖示的細(xì)長壓桿為圓桿，其直徑為 d=16cm,材料為Q235鋼，E=210Gpa,兩端為光滑較支，試求最大 臨界力Pcr。4 .二根細(xì)長桿如圖所示(a) , (b)。EI相同，求二者的臨界壓力之比。f b)材料力學(xué)網(wǎng)上作業(yè)題參考答案緒論一、名詞解釋1 .強度：構(gòu)件應(yīng)有足夠的抵抗破壞的能力。2 .剛度：構(gòu)件應(yīng)有足夠的抵抗變形的能力。3 .

26、穩(wěn)定性：構(gòu)件應(yīng)有足夠的保持原有平衡形態(tài)的能力。4 .變形：在外力作用下，構(gòu)件形狀和尺寸的改變。5 .桿件：空間一個方向的尺寸遠(yuǎn)大于其他兩個方向的尺寸，這種彈性體稱為桿或桿件。6 .板或殼：空間一個方向的尺寸遠(yuǎn)小于其他兩個方向的尺寸，且另兩個尺寸比較接近，這種彈性體稱為 板或殼。7 .塊體：空間三個方向具有相同量級的尺度，這種彈性體稱為塊體。二、簡答題1 .答：根據(jù)空間三個方向的幾何特性，彈性體大致可分為：桿件；板或殼；塊體。2 .答：單桿3 .答：材料力學(xué)的任務(wù)就是在滿足強度、剛度和穩(wěn)定性的要求下，為設(shè)計既經(jīng)濟(jì)又安全的構(gòu)件，提供必要 的理論基礎(chǔ)和計算方法。4 .答：均勻性假設(shè)；連續(xù)性假設(shè)；各項

27、同性假設(shè)。5 .答：軸向拉伸或軸向壓縮；剪切；扭轉(zhuǎn)；彎曲。6 .答：桿件長度方向為縱向，與縱向垂直的方向為橫向。橫.而 軸線7 .答：就桿件外形來分，桿件可分為直桿、曲桿和折桿；就橫截面來分，桿件又可分為等截面桿和變截面 桿等；實心桿、薄壁桿等。8 .答：若構(gòu)件橫截面尺寸不大或形狀不合理，或材料選用不當(dāng)，將不能滿足強度、剛度、穩(wěn)定性。如果加大橫截面尺寸或選用優(yōu)質(zhì)材料，這雖滿足了安全要求， 卻多使用了材料，并增加了成本，造成浪費。因此，在設(shè)計時，滿足強度、剛度和穩(wěn)定性的要求下，為設(shè)計既經(jīng)濟(jì)又安全的構(gòu)件，提供必要的理 論基礎(chǔ)和計算方法。第二章軸向拉伸和壓縮一、名詞解釋1 .內(nèi)力：物體內(nèi)部某一部分與

28、另一部分間相互作用的力稱為內(nèi)力。2 .軸力：桿件任意橫截面上的內(nèi)力，作用線與桿的軸線重合，即垂直于橫截面并通過其形心。這種內(nèi)力稱 為軸力。3 .應(yīng)力： A上分布內(nèi)力的合力為 AF 。因而得到點的應(yīng)力 p = lim 9匚。反映內(nèi)力在點的分布密度的程 .2 . A度。4 .應(yīng)變：單位長度的伸長來衡量桿件的變形程度為應(yīng)變。5 .正應(yīng)力：作用線垂直于橫截面的應(yīng)力稱為正應(yīng)力。6 .切應(yīng)力：作用線位于橫截面內(nèi)的應(yīng)力稱為剪應(yīng)力或切應(yīng)力。7 .伸長率：試樣拉斷后，試樣長度由原來的l變?yōu)?1,用百分比表示的比值L -1、100%18 .斷面收縮率：原始橫截面面積為 A的試樣，拉斷后縮頸處的最小截面面積變?yōu)锳,

29、用百分比表示的比值二 AzA 100%A9 .許用應(yīng)力：極限應(yīng)力的若干分之一。用卜表示。10 .軸向拉伸：桿產(chǎn)生沿軸線方向的伸長，這種形式稱為軸向拉伸。11 .冷作硬化：把試樣拉到超過屈服極限的點，然后逐漸卸除拉力，在短期內(nèi)再次加載，則應(yīng)力和應(yīng)變大致上沿卸載時的斜直線變化。在第二次加載時，其比例極限（亦即彈性階段）得到了提高，但塑性變形和伸長率卻有所降低，這種現(xiàn)象稱為冷作硬化。二、簡答題1 .答：作用于桿件上的外力合力的作用線與桿件軸線重合。2 .答：桿件變形是沿軸線方向的伸長或縮短。3 .答：歸納為以下三個步驟：截開-假想在欲求內(nèi)力截面處，把卞件截成兩部分。代替-留下其中一部分，用作用于截面

30、上的內(nèi)力代替棄去部分對留下部分的作用。平衡-建立留下部分的平衡方程，由已知的外力求出橫截面上未知的內(nèi)力。4 .答：內(nèi)力是物體內(nèi)部某一部分與另一部分間相互作用的力，而應(yīng)力是描述內(nèi)力分布密度的程度，即單位 面積上的力。內(nèi)力常用單位是N,應(yīng)力常用單位是 MPa5 .答：極限應(yīng)力是屈服極限、強度極限的統(tǒng)稱。許用應(yīng)力是極限應(yīng)力的若干分之一。6 .答：變形是在外力作用下，構(gòu)件形狀和尺寸的改變，有量綱。應(yīng)變是單位長度的伸長來衡量桿件的變形 程度，無量綱。7 .答：對沒有明顯屈服極限的塑性材料，可以將產(chǎn)生0.2 %塑性應(yīng)變時的應(yīng)力作為屈服指標(biāo)，并用來表示,稱為名義屈服應(yīng)力。8 .答：低碳鋼在整個拉伸試驗過程中

31、，其工作段的伸長量與載荷的關(guān)系大致可分為以下四個階段：彈性階段-應(yīng)力與應(yīng)變成正比；屈服階段 -當(dāng)應(yīng)力增加到某一數(shù)值時，應(yīng)變有非常明顯的增加，而應(yīng)力先是下降，然后作微小的波動，在曲線上出現(xiàn)接近水平線的小鋸齒形線段；強化階段-過屈服階段后，材料又恢復(fù)了抵抗變形的能力，要使它繼續(xù)變形必須增加拉力，這種現(xiàn)象稱為材料的強化。在強化階段中，試樣 的橫向尺寸有明顯的縮??；頸縮階段?；铱阼T鐵拉伸時的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系是一段微彎曲線，沒有明顯的直 線部分。它在較小的拉應(yīng)力下就被拉斷，沒有屈服和縮頸現(xiàn)象，拉斷前的應(yīng)變很小，伸長率也很小。9 .答：外力分析；內(nèi)力計算；強度計算。10 .答：在比例極限內(nèi)，正應(yīng)力與正應(yīng)變成

32、正比。11 .答：屈服極限CTS名義屈服應(yīng)力 仃0.2、強度極限 仃b。12 .答：彈f模量 E、泊松比和剪切彈性模量。13 .答：當(dāng)應(yīng)力不超過比例極限時，橫向應(yīng)變葭與軸向應(yīng)變名之比的絕對值是一個常數(shù)，即 v=-l這個比例系數(shù)稱為材料的泊松比。14 .答：伸長率6和斷面收縮率中。15 .答：根據(jù)圣維南原理，外力作用處產(chǎn)生應(yīng)力集中，因此，只適用于離外力作用端稍遠(yuǎn)處。16 .平面假設(shè)。三、計算題1.解：應(yīng)用截面法Fn1=0, Fn2 = F , Fn3= F2.解：應(yīng)用截面法Fn1 = Fn2 =2kN3.解：應(yīng)用截面法Fn1 = F , Fn2=2F , Fn3=-F4.解：應(yīng)用截面法Fn1=-

33、2F, Fn2 ; F5 .解：應(yīng)用截面法Fn1 = -50kN , Fn2 = -90kN6 .解： Fx = 0, Fn1cos45,+ Fn2cos30 =0“ Fy=0 FN1Sin45FN2Sin30，- F =0解得：Fni = 0.448F , Fn2 = -0.366F軸向拉伸為正，壓縮為負(fù)34 850 103二 1752=35.5Mpa850 103=30.7Mpa二 2302 60 2304得：二 max=35.5Mpa8.解:受力分析得：工 Fx = 0, FniCOs30+ Fn2 cos75 =0Z Fy=0, -FN1sin30 -FN2cos15-F = 0二 b

34、c =103.5MpaA-AB nF2 - -47.4Mpa A9 .解：(1) oACFN1 -20 1031000=-20Mpa，O CD = 0Mpa ,Fn-20 1031000=-20MpaFnIEA-0.01mm ,lCDFnI n二0mm,EAFnIEA-0.01mm,lAB=lAC lCD lDB = -0.02mm10 .解：仃AC40 10340211 .8Mpa, -_ Fn 40 103CB 一 A202二 127Mpa ,根據(jù)胡可定律,AC皿=1.59 10 E二 BC= 6.36 10一411.解:F Fx x=0,F N13=0Fy-4 L c=0 FN2 父 一

35、 + F = 0 ,解得:5AB桿:F = Ak600 140 = 84kN4因此，F(xiàn)1FN1=112kN,3BC桿：F = AJqC=30000M3.5= 105kN4八，一F2 = -FN2 = 84kN ,取F =84kN5第二章剪切一、名詞解釋1 .剪切：大小相等、方向相反，作用線相距很近的兩個橫向力作用時，桿件將產(chǎn)生剪切變形。2 .剪力：在剪切面上有與外力大小相等，方向相反的內(nèi)力，這個內(nèi)力叫剪力。3 .剪切面：發(fā)生剪切變形的截面。4 .擠壓面：擠壓力的作用面。5 .擠壓應(yīng)力：由擠壓力而引起的應(yīng)力。6 .擠壓力：在接觸面上的壓力，稱為擠壓力。二、簡答題1 .答：切應(yīng)力與橫截面平行，正應(yīng)

36、力垂直于橫截面。2 .答：不相同。擠壓面是真實的擠壓作用面，計算擠壓面是擠壓面的正投影作為計算面積。3 .擠壓是在構(gòu)件相互接觸的表面上，因承受較大的壓力作用，使接觸處的局部區(qū)域發(fā)生顯著的塑性變形或 被壓碎。壓縮是外力沿桿件軸線作用，使構(gòu)件產(chǎn)生壓縮變形。4 .答：連接件上的剪切面沿外力方向、擠壓面與外力方向垂直。5 .答：滿足剪切強度和擠壓強度條件。剪切的強度條件可表示為T =- TA擠壓強度條件可表達(dá)為；：bs =% _ 二bs Abs6 .答：過直徑平面正投影作為計算面積。7 .答：均勻分布在擠壓平面上。2 .解： M = 0, M-QD =0, Q = 10000N ,3 .解：仃=E W

37、。,得d之A4F34mm二二=Q _ t -Q = 10.4mm A- d一 一 一 3Q 24 103二 172=105.8Mpa二= ?=_F=141.2Mpa ： rbs Asd5.解:=320MpaQ _ 50.2 103二TTqA c 二 102x4Fb 6.解：乙 M = 0 , Ra2 Fb = 0 得：Ra = = 1000N CaF Fy=0, RC-RA-F=0,得：RC=1200N用 _ 1; t 尸 j 說 1kJ F a =% = 1200JV J q&二/二woon=50 蟲蛇亍*U，t-= 61AMPa良F till 1(b)第三章扭轉(zhuǎn)一、名詞解釋1 .扭轉(zhuǎn)：大小

38、相等、方向相反，作用在垂直于桿軸平面內(nèi)的力偶Me時，桿件將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，即桿件的橫截面繞其軸相對轉(zhuǎn)動。2 .扭矩：圓軸上有作用面垂直于桿軸的外力偶作用，桿件的橫截面上也只有作用于該平面上的內(nèi)力偶，即 為扭矩。3 .扭轉(zhuǎn)角：在桿件兩端垂直于桿軸線的平面內(nèi)作用一對大小相等，方向相反的外力偶。兩個橫截面之間相 對轉(zhuǎn)過一個角度，這個轉(zhuǎn)角稱為扭轉(zhuǎn)角。4 .剪切胡克定律：切應(yīng)力不超過材料剪切比例極限的線彈性范圍，T =GY ,這個關(guān)系式稱為材料的剪切胡克定律。5.單位長度扭轉(zhuǎn)角:W表示單位長度扭轉(zhuǎn)角，公式為:dxdxG1P二、簡答題1 .答：成立。切應(yīng)力互等定理具有普遍意義，在非純剪切的情況下同樣適用。2

39、 .答：在切應(yīng)力作用下，單元體截面沿切應(yīng)力方向錯動，產(chǎn)生切應(yīng)變。3 .答：切應(yīng)力線性分布，中心處切應(yīng)力為零，最外邊緣最大。4 .答：從強度方面考慮，空心圓截面軸的壁厚是愈薄愈好。5 .答：T= 其單位是弧度。GIp6 .答：在扭矩一定的情況下，GIp越大，單位長度的扭轉(zhuǎn)角愈小，GIp反映了圓軸抵抗扭轉(zhuǎn)變形的能力,GIp稱為圓軸的抗扭剛度。7 .答：切應(yīng)力線性分布，中心處切應(yīng)力為零，最外邊緣最大。8 .答：右手螺旋法則：右手四指并攏彎曲指向扭矩的轉(zhuǎn)動方向，若伸開拇指的方向與橫截面的外法線方向一致，則扭矩為正，反之為負(fù)。9 .答：最大切應(yīng)力 max相同，ax =工與材料無關(guān)。扭轉(zhuǎn)角不相同，e=工與

40、材料有關(guān)。WtGIp10 .答：(b)對提高軸的承載能力有利。十“11 . Ip可以，Wp不能，因為Wn p三、計算題1 .解：據(jù)截面沿指定截面i-i (i=123)將桿截為兩段，考慮任一段的平衡即可得該指定截面上的扭矩:Ti =3kN.m,為正扭矩，T2 =丁3 = 2kN.m,為負(fù)扭矩。2 .解：據(jù)截面沿指定截面i-i (i=123)將桿截為兩段，考慮任一段的平衡即可得該指定截面上的扭矩:T1 = -3kN.m,為負(fù)扭矩，T2 = 3kN.m ,為正扭矩，T3 = 0kN.m。2M4. Tmax=4MB1-1截面:maxWp二53kpa , 2-2 截面：m maxT=20.5kpaWp3

41、-3截面:max=28.5kpa8.TD/2二 D432（1-= 15.9Mpa,4）JminT：Td/2二 D4= 12.35MpaG1P二32（1-： 4）二 D G32（1-： 4）= 0.284；m9.各段軸橫截面的扭矩:ab段05+寫=1頗+1200二3000赤（負(fù)扭矩）BC段：%=7二儂砧（為負(fù)扭矩）然后加以比最大切應(yīng)力計算：因兩段軸扭矩不同，所以應(yīng)分別計算每段軸內(nèi)橫截面的最大剪應(yīng)力值, 較找到最大減應(yīng)力值。16x3000AB段:Tk 1x200=48_94fPaBC段:比較GvQ?得最大剪應(yīng)力發(fā)生在bc段，其數(shù)值為最大相對扭轉(zhuǎn)角：因軸內(nèi)各截面扭矩方向都一致，所以最大相對扭轉(zhuǎn)角船即

42、為整個軸長的總扭轉(zhuǎn)角。在使用扭轉(zhuǎn)角公式出產(chǎn)時，注意到該式的使用A _16x7163 Vffr0-a4) - jlxMxlNQ054)選 =46rnn所以 4 二嗎=Q3x4ti=23rnrn oT16TT 16T112.強度條件計算：7=r,72= = ；不產(chǎn)=一Wp- D13Wp二 D3(1-4)2p1p1 = 2 ,得 D=286mm c cP c c 313. ： T =9550= 9550m = 1061.1N.m n27強度條件計算軸的直徑:Ml16T51.3mm14.強度條件計算軸的直徑: 3, d =p16T = 79.9mm二剛度條件計算軸的直徑：T 180X GIp平,得d

43、= 4紅3=73.5mmd二80mm15.二第四章彎曲內(nèi)力一、名詞解釋1 .梁：以彎曲為主要變形的構(gòu)件稱為梁。2 .縱向?qū)ΨQ面：通過梁軸線和截面對稱軸的平面稱為縱向?qū)ΨQ面。3 .對稱彎曲：當(dāng)梁具有通過其軸線的縱向?qū)ΨQ面、且作用于梁上的外力都在該對稱面內(nèi)時，變形后梁的軸 線仍將是位于該對稱面內(nèi)的一條曲線，這種情況稱作對稱彎曲。4 .剪力：梁彎曲時橫截面上有與橫截面相切的分布內(nèi)力系的合力稱為剪力。5 .彎矩：梁彎曲時橫截面上有與橫截面垂直的分布內(nèi)力系的合力偶矩。6 .剪力方程：在一般情況下，梁橫截面上的剪力是隨截面的位置而變化的，若橫截面的位置用沿梁軸線的 坐標(biāo)x表示，則各橫截面上的剪力可以表示為

44、坐標(biāo)x的函數(shù)，即：Q=Q (x),通常把關(guān)系式稱為梁的剪力方程。7 .彎矩方程：在一般情況下，梁橫截面上的彎矩是隨截面的位置而變化的，若橫截面的位置用沿梁軸線的 坐標(biāo)x表示，則各橫截面上的彎矩都可以表示為坐標(biāo)x的函數(shù)，即：M=M(x),通常把關(guān)系式稱為梁的彎矩方程。二、簡答題1 .答：在集中力作用處，梁的剪力圖有突變，突變之值即為該處集中力大??；彎矩圖在此處有一折角。2 .答：在集中力偶作用處，梁的剪力圖無變化；彎矩圖有突變，突變之值即為該處集中力偶大小3 .答：剪力圖上某處的斜率等于梁在該處的分布載荷集度。4 .答：彎矩圖上某處的斜率等于梁在該處的剪力。dQ(x) , 、 dM(x)、5 .答： =q(x) , = Q(x) dxdx6 .答：在梁彎曲變形時，橫截面上有兩種內(nèi)力。使梁產(chǎn)生順時針轉(zhuǎn)動的剪力規(guī)定為正，反之為負(fù)；或者說取左側(cè)為研究對象，剪力向下為正，向上為負(fù)；使梁的下部產(chǎn)生拉伸而上部產(chǎn)生壓縮的彎矩規(guī)定為正，反之為負(fù)。7 .答：（1）梁橫截面上的剪力 Q,在數(shù)值上等于該截面