工程力學(靜力學與材料力學)習題及答案 - 設計準則

1、114工程力學(靜力學與材料力學)習題第12章失效分析與設計準則121對于建立材料在一般應力狀態(tài)下的失效判據與設計準則，試選擇如下合適的論述。逐一進行試驗，確定極限應力；無需進行試驗，只需關于失效原因的假說；需要進行某些試驗，無需關于失效原因的假說；假設失效的共同原因，根據簡單試驗結果。正確答案是。122對于圖示的應力狀態(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坐標面的平面；平行于Oxy坐標面的平面。正確答案是。6習題12-2、12-3圖123對于圖示的應力狀態(tài)，若b=a，且為韌性材料，試根yx據最大切應力準則，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；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低碳鋼處于圖示應力狀態(tài)下，若根據最大切應力準則，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韌性材料所處應力狀態(tài)如圖所示

3、，根據最大切應力準則，試分析二者同時失效的條件是bt，t=2b/3bt，t=4b/3b=t；127承受內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裂紋時，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。習題12-7圖128承受內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裂紋時，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當韌性材料和脆性材料制成的兩個兩端封閉的圓柱形薄壁容器因內壓發(fā)生失效時，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，桿件受拉伸時有bQ的設計準則，現在又講“對于韌性材料，應用最大切應力準則或形狀改變比能準則”。試問二者是否矛盾？從這里可以得到什么結論？1211對于純切應力狀態(tài)，若將設計準則寫成T52MPa HYPERLINK l bookmark20 1b-3212400b52b=56.7MPa HYPERLINK l bookmark23 00.9191235應力狀態(tài)分別如

5、圖所示。試：應用最大切應力準則確定計算應力br3習題12-35圖1236對于習題1234和1235中的兩種應力狀態(tài)，若二者的b、t數值分別相等，且Ib|t|。試：應用形狀改變比能準則，判斷何者較易發(fā)生屈服，并寫出它們的設計準則。1237薄壁圓柱形鍋爐容器的平均直徑為1250mm，最大內壓強為23個大氣壓（1個大氣壓0.1MPa），在高溫下工作時材料的屈服應力b=182.5MPa。若規(guī)定安全因數為1.8,試按最大切應力準則設計容器的壁s厚。1238平均直徑D=1.8m、壁厚8=14mm的圓柱形容器，承受內壓作用。若已知容器為鋼制，其屈服應力b=400MPa，要求安全因數ns=6.0。試用最大切應

6、力準則確定此容器所能承受的最大內壓力。ss2用形狀改變比能準則。1239平均直徑D=1.8m、壁厚8=14mm的圓柱形容器，承受內壓作用。若已知容器為鋼制，其屈服應力b=400MPa，要求安全因數ns=6.0。試用形狀改變比能準則確定此容器所能承受的最大內壓力。ss習題12-40圖1141141241圖示結構中，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nw(a)、nw(b)、nw(c)、nw(d)之間的關系有如下結論，試判斷哪一結論是正確的。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。習題12-41圖1242根據壓桿穩(wěn)定設計準則，壓桿的許可載荷F=%A。當橫截面面積A增加一倍時，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關于鋼制細長壓桿承受軸向壓力達到分叉載荷之后，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。因為載荷達到臨界值時屈曲位移將無限制地增加；能。因為壓桿一直到折斷時為止都有承載能力；能。只要橫截面上的最大正應力不超過比例極限；不能。因為超過分叉載荷后，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、加力點及加力方向均相同。關于四桁架所能承受的最大外力Fpmax有如下四種結論，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，使壓桿沿橫截面兩形心主軸方向的長細比相等；增加橫截面面積，減小桿長；(C)增加慣性矩，減小桿長；(D)米用咼強度鋼。1253根據壓桿穩(wěn)定性設計準則，壓桿的許可載荷(F=Po當橫截面面積A增加一倍時，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圖示結構中BC為圓截面桿，其直徑D=80mm，AC為邊長A=70mm的正方形截面桿，已知該結構的結束情況為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，習題12-54圖114114a=235MPa。它們可以各自獨立發(fā)生彎曲互不影響。若該結構的穩(wěn)定安全因數n=2.5，試求所承受的最sst大安全壓力。1255圖示正方形桁架結構，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.求結構的許可載荷；2若Fp力的方向與1中相反，問：許可載荷是否改變，若有改變應為多少？BD習題1255圖FP12-56圖示結構中AC與CD桿均用3號鋼制成，C、D兩處均為球鉸。已知d=20mm，b=100mm，習題1256圖h=180mm；E=200GPa，a$=240MPa，%=400Mpa;強度安全因數n=2.0，穩(wěn)定安全因數nst=3.0o試確定該結構的最大許可載荷。習題12-57圖rdrDh12-57圖示兩端固定的鋼管在溫度t1=20C時安裝，此時桿不受力。已知桿長l=6m，鋼管內直徑d=60mm，外直徑D=70mm，材料為Q235鋼，E=206GPa。試問：當溫度升高到多少度時，桿將失穩(wěn)（材料的線膨脹系數a=12.5x10-/00。1258上端鉸支，下端固定，長1=5.5m的壓桿，由兩根10號槽鋼焊接而成槽鋼截面對形心主慣軸Z的慣性矩1=198.3cm4,對圖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，許用應力LL170MPa，穩(wěn)定安全系數nst=3.0.試求壓桿的許用載荷。(a)(b)(c)習題1258圖l1m。各桿的彈性模量b1.12MPa，許用應力1259圖示桁架由5根圓截面