大學(xué)期末考試-材料力學(xué)試題及答案

一、判斷題（正確打，錯(cuò)誤打“X”，本題滿(mǎn)分為10分）1、拉桿伸長(zhǎng)后，橫向會(huì)縮短，這是因?yàn)闂U有橫向應(yīng)力的存在。（）2、圓截面桿件受扭時(shí)，橫截面上的最大切應(yīng)力發(fā)生在橫截面離圓心最遠(yuǎn)處。（）3、兩梁的跨度、承受載荷及支承相同，但材料和橫截面面積不同，因而兩梁的剪力圖和彎矩圖不一定相同。（）4、交變應(yīng)力是指構(gòu)件內(nèi)的應(yīng)力，它隨時(shí)間作周期性變化，而作用在構(gòu)件上的載荷可能是動(dòng)載荷，也可能是靜載荷。（）TOC\o"1-5"\h\z5、彈性體的應(yīng)變能與加載次序無(wú)關(guān)，只與載荷的最終值有關(guān)。（）6、單元體上最大切應(yīng)力作用面上必?zé)o正應(yīng)力。（）7、平行移軸公式表示圖形對(duì)任意兩個(gè)相互平行軸的慣性矩和慣性積之間的關(guān)系。（）8、動(dòng)載荷作用下，構(gòu)件內(nèi)的動(dòng)應(yīng)力與材料的彈性模量有關(guān)。（）9、構(gòu)件由突加載荷所引起的應(yīng)力，是由相應(yīng)的靜載荷所引起應(yīng)力的兩倍。（）10、包圍一個(gè)點(diǎn)一定有一個(gè)單元體，該單元體各個(gè)面上只有正應(yīng)力而無(wú)切應(yīng)力。（）二、選擇題（每個(gè)2分，本題滿(mǎn)分16分）1.應(yīng)用拉壓正應(yīng)力公式A、應(yīng)力小于比例極限；B、外力的合力沿桿軸線;C、應(yīng)力小于彈性極限；D、應(yīng)力小于屈服極限。A、1/4;B、1/16;C、A、1/4;B、1/16;C、1/64;D、16。3、關(guān)于彈性體受力后某一方向的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系有女卜曲述：正確的是A、有應(yīng)力一定有應(yīng)變，有應(yīng)變不一定有應(yīng)力；（a）（b）B、有應(yīng)力不一定有應(yīng)變，有應(yīng)變不一定有應(yīng)力；C、有應(yīng)力不一定有應(yīng)變，有應(yīng)變一定有應(yīng)力；D、有應(yīng)力一定有應(yīng)變，有應(yīng)變一定有應(yīng)力。4、火車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其輪軸橫截面邊緣上危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力有四種說(shuō)法，正確的是。A:脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力：B:非對(duì)稱(chēng)的循環(huán)應(yīng)力；C:不變的彎曲應(yīng)力；D:對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力5、如圖所示的鑄鐵制懸臂梁受集中力F作用，其合理的截面形狀應(yīng)為圖（b）改用屈服6、對(duì)鋼制圓軸作扭轉(zhuǎn)校核時(shí)，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度和剛度均比規(guī)定的要求低了20%,若安全因數(shù)不變,改用屈服極限提高了30%的鋼材，則圓軸的（c）強(qiáng)度、剛度均足夠；B、強(qiáng)度不夠，剛度足夠；強(qiáng)度足夠，剛度不夠；D、強(qiáng)度、剛度均不夠。7、圖示拉桿的外表面上有一斜線，當(dāng)拉桿變形時(shí)，斜線將dA:平動(dòng)；B:轉(zhuǎn)動(dòng)JFC:不動(dòng)；D:平動(dòng)加轉(zhuǎn)動(dòng)/、確的是8、按照第三強(qiáng)度理論，比較圖中兩個(gè)應(yīng)力狀態(tài)的相當(dāng)應(yīng)力,1確的是（a）。（圖中應(yīng)力單位為MPa）

兩者相同；C兩者相同；C、（b）大;一、判斷：B、（a）大；D、無(wú)法判斷XXVV”二、選擇：BACDBCDA、簡(jiǎn)要計(jì)算與回答（12分）標(biāo)距為100mm的標(biāo)準(zhǔn)試件，直徑為10mm,拉斷后測(cè)得伸長(zhǎng)后的標(biāo)矩為123mm,頸縮處的最小直徑6.4mm,試計(jì)算該材料的延伸率和截面收縮率各為多少。6延伸率：二123-1006延伸率：/IUU%=23%2.截面收縮率：如圖所示圓截面軸,二4(102-6.42)2100410B截面上有2M0作用，C截面有力偶M0作用，圓截面的直徑為d,試求C截面相對(duì)A截面的扭轉(zhuǎn)角區(qū)A和整個(gè)圓軸最大扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力軸的扭矩圖為：2.截面收縮率：如圖所示圓截面軸,二4(102-6.42)2100410B截面上有2M0作用，C截面有力偶M0作用，圓截面的直徑為d,試求C截面相對(duì)A截面的扭轉(zhuǎn)角區(qū)A和整個(gè)圓軸最大扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力軸的扭矩圖為：Tmaxo平=1中CAi則扭轉(zhuǎn)角(-M°)a

GIpM°aGIp整個(gè)圓軸最大扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力max%=59.04%maxTmaxWtMo二d31616Mo3-d3、求圖示單元體指定截面上的正應(yīng)力和切應(yīng)力（圖中單位為Ox=30MPa二y=50MPax--120MPa305030-50=I230-502MPa):=30TCcos60-(-120)sin60=138.9MPasin60(-120)cos60=-68.7MPa四、（12分）繪制此梁的內(nèi)力圖五、（14分）手搖絞車(chē)如圖所示，軸AB的直徑料的許用應(yīng)力[d]=100Mpa，已知P五、（14分）手搖絞車(chē)如圖所示，軸AB的直徑料的許用應(yīng)力[d]=100Mpa，已知P為1000N,試的內(nèi)力要素，按第三強(qiáng)度理論校核軸的強(qiáng)度。危險(xiǎn)截面：絞車(chē)輪所在截面左邊截面危險(xiǎn)截面上危險(xiǎn)點(diǎn)的位置：最上、最下兩點(diǎn)P=—0.4=200Nm2=P0.18=180Nmd=30mm,材繪出危險(xiǎn)點(diǎn)二r3M2T2WZ,20021802d3=101.6MPa32故強(qiáng)度不滿(mǎn)足。六、（14分）圖六、（14分）圖a所示懸臂梁，自由端的撓度和轉(zhuǎn)角為WB=&B3EIFl22EI。圖b所示懸臂梁，已知B點(diǎn)處。試求梁在C點(diǎn)處的最大沖擊撓度。(b)Wc=Wbb^BQa23EI2EI6EIB點(diǎn)處。試求梁在C點(diǎn)處的最大沖擊撓度。(b)Wc=Wbb^BQa23EI2EI6EI(2a3b)動(dòng)荷因數(shù)Kd=112h=112h1%Wb△d=KdWc梁在C點(diǎn)處的最大沖擊撓度為Qa2——(2a-3b)1■.16EI.6hEIQa3a,b,E,Io重量Q的重物自高度h處自由下落，沖擊梁上的（a）當(dāng)Q作為靜載荷作用在B點(diǎn)時(shí)，C點(diǎn)的撓度為七、（12分）已知AB為剛性梁，AC為兩端較接的鋼制圓桿，橫截面直徑d=20mm,0p=200Mpa,°s=240Mpa,E=200Gpa,直線經(jīng)驗(yàn)公式的系數(shù)a=304Mpa,b=1.118Mpa,P=4kN,穩(wěn)定安全系數(shù)nst=5,C試校核其穩(wěn)定性。/掰p對(duì)AB:“Md=0FAc2a-Pa=0TH-za—4-M解得P2=2KN對(duì)卞fAC,二2Eul11000d422二2E二d2故桿AC為大柔度桿，其臨界壓力為校核其穩(wěn)定性：解得且=15FAC故穩(wěn)定性可以滿(mǎn)足。八、（10分）在受集中力F作用的矩形截面簡(jiǎn)支梁中，測(cè)得中性層上K點(diǎn)處沿45o方向的線應(yīng)變E=200Gpa,N=0.28,h=200mm,b=100mm。試求集中力F。=2610645o.0IU。已知材料彈性常數(shù)Fs該截面上的剪力為3,中性層上k點(diǎn)的切應(yīng)力為3Fs2AF=1.53bhF2bh⑸(b)二二45CTx二y二01a=—135ea135=、(1+U),_U'二)=45e(1u)F

2Ebh故F=16.25KN一、判斷題（正確打，錯(cuò)誤打“X”，本題滿(mǎn)分為10分）TOC\o"1-5"\h\z1、切應(yīng)變是變形后構(gòu)件中任意兩根微線段夾角角度的變化量。（）2、一點(diǎn)沿某一方向的正應(yīng)力為零，則沿該方向的線應(yīng)變也為零。（）3、應(yīng)變能等于外力所做的功，由于功有正負(fù)，因此桿的應(yīng)變能也有正負(fù)。（）4、研究桿件的應(yīng)力與變形時(shí)，力可按力線平移定理進(jìn)行移動(dòng)。（）5、交變應(yīng)力是指構(gòu)件內(nèi)的應(yīng)力，它隨時(shí)間作周期性變化，而作用在構(gòu)件上的載荷可能是動(dòng)載荷，也可能是靜載荷。（）6、塑性材料制成的桿件，其危險(xiǎn)點(diǎn)必須用第三或第四強(qiáng)度理論所建立的強(qiáng)度條件來(lái)校核強(qiáng)度。7、在單元體兩個(gè)相互垂直的截面上，切應(yīng)力的大小可以相等，也可以不等。（）8、超靜定結(jié)構(gòu)的相當(dāng)系統(tǒng)和補(bǔ)充方程不是唯一的，但其計(jì)算結(jié)果都是唯一的。（）9、兩梁的跨度、承受載荷及支承相同，但材料和橫截面面積不同，因而兩梁的剪力圖和彎矩圖不一定相同。（）10、平行移軸公式表示圖形對(duì)任意兩個(gè)相互平行軸的慣性矩和慣性積之間的關(guān)系。（）二、選擇題（每個(gè)2分，本題滿(mǎn)分16分）1、如圖所示的鑄鐵制懸臂梁受集中力F作用，其合理的截面形狀應(yīng)為圖（）LAJ⑻Q◎2、圖示鋼桿，放置在兩剛性平面之間，桿內(nèi)無(wú)初始應(yīng)力。當(dāng)溫度均勻升高應(yīng)力b與縱向應(yīng)變￡之值的可能情形是（）AtCLAJ⑻Q◎2、圖示鋼桿，放置在兩剛性平面之間，桿內(nèi)無(wú)初始應(yīng)力。當(dāng)溫度均勻升高應(yīng)力b與縱向應(yīng)變￡之值的可能情形是（）AtC后，桿上任一點(diǎn)A處的A、erW0,e=0;B、er=0,e=0;C、erW0,eW0；D、（r=0,"03、低碳鋼拉伸經(jīng)過(guò)冷作硬化后，以下四種指標(biāo)得到提高的是A:強(qiáng)度極限；B:比例極限；C:截面收縮率；D:延伸率（伸長(zhǎng)率）4、自由落體沖擊時(shí)的動(dòng)荷因數(shù)，不正確答案是A與被沖擊物的剛度有關(guān)；B與自由落體下落的高度有關(guān)；C與被沖擊物的剛度無(wú)關(guān)；D與沖擊剛發(fā)生時(shí)，自由落體下落的速度有關(guān)。5、受軸向拉伸的等直桿，在比例極限內(nèi)受力，若要減小桿的縱向變形，需要改變抗拉壓剛度，即A、減小EAB、減小EIC、增大EAD、減小EI6、兩端錢(qián)支圓截面細(xì)長(zhǎng)壓桿，若在某一截面上開(kāi)一小孔。關(guān)于這一小孔對(duì)壓桿穩(wěn)定承載能力及強(qiáng)度的影響，正確的是。A:對(duì)強(qiáng)度和穩(wěn)定承載能力都有較大消弱；B:對(duì)強(qiáng)度和穩(wěn)定承載能力都不會(huì)消弱；C:對(duì)強(qiáng)度無(wú)消弱，對(duì)穩(wěn)定承載能力有較大消弱；D:對(duì)強(qiáng)度有較大消弱，對(duì)穩(wěn)定承載能力無(wú)消弱。7、等直桿受力如圖，其橫截面面積A=100mm2,則橫截面mk上的正應(yīng)力為（）。A、50MPa（壓應(yīng)力）；B、40MPa（壓應(yīng)力）；C、90MPa（壓應(yīng)力）；D、90MPa（拉應(yīng)力）8、矩形截面梁受彎曲變形，如果梁橫截面的高度增加一倍梁內(nèi)的最大正應(yīng)力為原來(lái)的多少倍？梁的最大撓度為原來(lái)少倍？（）A正應(yīng)力為1/4倍，撓度為1/8倍；B正應(yīng)力為1/2倍，撓度為1/4倍；C正應(yīng)力和撓度均為1/4倍；D無(wú)法確定時(shí)，則的多三、填空題(12分)1、橫截面和材料均相同的兩根等長(zhǎng)細(xì)長(zhǎng)壓桿，A為兩端錢(qián)支，B為一端固定另一端自由，則前者與后者TOC\o"1-5"\h\z臨界壓力之比為。2、已知塑性材料某點(diǎn)的三個(gè)主應(yīng)力為30MPa、-15MPa、-45MPa,則該點(diǎn)的最大主應(yīng)力為第三強(qiáng)度理論的相當(dāng)應(yīng)力為。3、受力構(gòu)件的材料彈性常數(shù)為E、G、,該構(gòu)件一點(diǎn)處的主應(yīng)力(t1=(t2=(t3,則最大主應(yīng)變?yōu)?形狀改變比能為。4、兩根承受軸向拉伸的桿件均在彈性范圍內(nèi)，一為鋼桿其彈模量為200Gpa,另一為鑄鐵桿其彈模量為100Gpa。若兩桿橫截面上的正應(yīng)力相同，則兩桿縱向應(yīng)變的比值為；若兩桿的縱向應(yīng)變相同，則兩桿橫截面上正應(yīng)力的比值為。5、標(biāo)距為100mm的標(biāo)準(zhǔn)試件，直徑為10mm,拉斷后測(cè)得伸長(zhǎng)后的標(biāo)距為123mm,頸縮處的最小直徑為6.4mm,則該材料的8=；。=。6、從材料力學(xué)的角度來(lái)講，為了使構(gòu)件能正常的工作，必須使構(gòu)件具有足夠的；XXXXV；XXa/xx選擇題BABCCDDA(1-2u^11、4:12、30MPa1、4:12、30MPa75MPa3、4、1:2,2:15、23%,59.04%6、強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性四、繪制此梁的內(nèi)力圖2qaq\c8q\c8五、如圖所示結(jié)構(gòu)，A,B,C均為較接，五、如圖所示結(jié)構(gòu)，A,B,C均為較接，AB桿為實(shí)心圓截桿，其d0=40mm,BC桿為空心圓管外徑為D=60mm,內(nèi)徑d=40mm,已知材料的op=200Mpa,os=240Mpa,E=200Gpa,a=304Mpa,b=1.12Mpa,若規(guī)定穩(wěn)定安全系數(shù)刀st=3,強(qiáng)度安數(shù)刀=2試求結(jié)構(gòu)的許可載荷［F］。節(jié)點(diǎn)B受力如圖所示Fxi=0Fbccos30-Fba=0面全系解得Fba對(duì)桿BC,解得對(duì)桿故桿Fbcsin30-F=0=.3F=2F應(yīng)滿(mǎn)足拉伸強(qiáng)度條件:F<75.4KN99Fbc.2do4ulAB為大柔度桿，應(yīng)滿(mǎn)足穩(wěn)定性條件:二2EIFer_(ul)233FI其中64故該結(jié)構(gòu)的最大許可載荷六、圖示鋼質(zhì)拐軸，解得Fba對(duì)桿BC,解得對(duì)桿故桿Fbcsin30-F=0=.3F=2F應(yīng)滿(mǎn)足拉伸強(qiáng)度條件:F<75.4KN99Fbc.2do4ulAB為大柔度桿，應(yīng)滿(mǎn)足穩(wěn)定性條件:二2EIFer_(ul)233FI其中64故該結(jié)構(gòu)的最大許可載荷六、圖示鋼質(zhì)拐軸，AB11500d150Pd04FerFAB,3解得F<21.2KN[P]=21.2KN。軸的d=30mm,承受集中載荷F=1kN作用，許用應(yīng)力[(r]=160Mpa。試根據(jù)第四強(qiáng)度理論校核軸AB的強(qiáng)度。解：(1)AB軸產(chǎn)生彎扭組合變形，固定端面為危險(xiǎn)截面，危險(xiǎn)點(diǎn)位于固定端面的最上和最下的邊緣點(diǎn)。危險(xiǎn)截面上的內(nèi)力有：彎矩M=1父0.15=0.15KN.m,扭矩：T=1父0.14=0.14KN.m。(2)危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力單元體如圖所示(3)該桿為圓截面桿所以第四強(qiáng)度理論的相當(dāng)應(yīng)力◎xd4M20.75T2Ww旦32代入數(shù)據(jù)的:口r4=72.8MPaY160MPa所以ab軸強(qiáng)度足夠。七、懸臂梁尺寸載荷如圖所示，若材料的容許拉應(yīng)力[b]+=40Mpa,容許壓應(yīng)力[bc]—=160Mpa,截面對(duì)形新軸的慣性矩Iz=10180cm4,h1=9.64cm,試計(jì)算該梁的許可載荷[P]。梁的彎矩圖為：5。廣1505。廣15010.8P危險(xiǎn)截面為A、C兩截面，通過(guò)比較，