材料力学习题册问题详解

材料力学习 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 册问题详解材料力学习题册问题详解材料力学习题册问题详解练习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）应力是力分布集度。（是）5）材料力学主要研究构件弹性围的小变形问题。（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，杆件截面上的力是连续分布的，分布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 关于工期滞后的函关于工程严重滞后的函关于工程进度滞后的回复函关于征求同志党风廉政意见的函关于征求廉洁自律情况的复函 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。1-3选择题（1）材料力学中对构件的受力和变形等问题可用连续函数来描述；通过试件所测得的材料的力学性能，可用于构件部的任何部位。这是因为对可变形固体采用了（A）假设。（A）连续均匀性；（B）各向同性；（C）小变形；（D）平面。2）研究构件或其一部分的平衡问题时，采用构件变形前的原始尺寸进行计算，这是因为采用了C）假设。（A）平面；（B）连续均匀性；（C）小变形；（D）各向同性。（3）下列材料中，不属于各向同性材料的有（D）（A）钢材；（B）塑料；（C）浇铸很好的混凝土；（D）松木。（4）关于下列结论：1）同一截面上正应力与切应力必相互垂直。2）同一截面上各点的正应力必定大小相等，方向相同。3）同一截面上各点的切应力必相互平行。现有四种答案，正确答案是（A）（A）1对；（B）1、2对；（C）1、3对；（D）2、3对。5）材料力学中的力是指（D）A）构件部的力；B）构件部各质点间固有的相互作用力；C）构件部一部分与另一部分之间的相互作用力；D）因外力作用，而引起构件部一部分对另一部分作用力的改变量6）以下结论中正确的是（B）A）杆件某截面上的力是该截面上应力的代数和；（B）应力是力的集度；（C）杆件某截面上的应力是该截面上力的平均值；（D）力必大于应力。（7）下列结论中是正确的是（B）A）若物体产生位移，则必定同时产生变形；B）若物体各点均无位移，则该物体必定无变形；C）若物体无变形，则必定物体各点均无位移；D）若物体产生变形，则必定物体各点均有位移。（8）关于确定截面力的截面法的适用围，有下列说确的是（D）A）等截面直杆；B）直杆承受基本变形；C）不论基本变形还是组合变形，但限于直杆的横截面；D）不论等截面或变截面、直杆或曲杆、基本变形或组合变形、横截面或任意截面的普遍情况。练习2轴力与轴力图2-1、等直杆受力如图示，求杆最大轴力FNmax=50kN和最小轴力FNmin=-5kN。2-2试求图示拉杆截面1-1，2-2，3-3上的轴力，并作出轴力图。解：FN12F；FN2F；FN32F。2-3、试作图示各受力杆的轴力图。解：2-4、已知q10kNm，试绘出图示杆件的轴力图2-5、如图示受力杆，已知杆件的质量密度为8103kgm3，F600N，考虑杆件自重，试作杆件的轴力图。（取g10m/s2）2-6、图(a)所示直杆受轴向力作用，已知轴力图如图(b)所示。试绘出杆(a)所受的外力的方向和作用点，并标出力的值。练习3轴向拉压杆的应力3-1是非题（1）拉杆伸长后，横向会缩短，这是因为杆有横向应力存在。（非）（2）任何轴向受拉杆件中，横截面上的最大正应力都发生在轴力最大的截面上。(非)（3）构件力的大小不但与外力大小有关，还与材料的截面形状有关。(非)（4）杆件的某横截面上，若各点的正应力均为零，则该截面上的轴力为零。(是)（5）两相同尺寸的等直杆CD和CD，如图示。杆CD受集中力F作用（不计自重），杆CD受自重作用，则杆CD中，应力的大小与杆件的横截面面积有关，杆CD中，应力的大小与杆件的横截面面积无关。(是)第（5）题图第（6）题图6）图示受力杆件，若AB，BC，CD三段的横截面面积分别为A，2A，3A，则各段横截面的轴力不相等，各段横截面上的正应力也不相等。(非)3-2选择题（1）等直杆受力如图所示，其横截面面积A100mm2，问给定横截面m-m上正应力的四个答案中正确的是（D）50MPa90MPa（压应力）；(B)40MPa（压应力）；（压应力）；(D)90MPa（拉应力）。（2）等截面直杆受轴向拉力F作用发生拉伸变形。已知横截面面积为A，以下给出的横截面上的正应力和45斜截面上的正应力的四种结果，正确的是（A）(A)F，F；(B)F，F；A2AA2A(C)F，F；(D)F，2F。2A2AAA（3）如图示变截面杆AD，分别在截面A，B，C受集中力F作用。设杆件的AB段，BC段和CD段的横截面面积分别为A，2A，3A，横截面上的轴力和应力分别为FN1，AB，FN2，BC，FN3，CD，试问下列结论中正确的是（D）。FN1FN2FN3，AB＝BC＝CD(B)FN1FN2FN3，ABBCCD(C)FN1FN2FN3，ABBCCD(D)FFFN3，AB＝BC＝CDN1N2（4）边长分别为a100mm和a250mm的两正方形截面杆，其两端作用着相同的轴向载荷，两1杆横截面上正应力比为（C）。（A）1∶2；（B）2∶1；（C）1∶4；（D）4∶1图示轴向拉压杆的横截面面积2，载荷F10kN，纵向分布载荷的集度q10kNm，3-3、A1000mma1m1-1的正应力和杆中的最大正应力。max。试求截面解：杆的轴力如图，则截面1-1的正应力FN1F5MPa112AA最大正应力Fmax10MPaA3-4、图示中段开槽的杆件，两端受轴向载荷F作用，已知：F14kN，截面尺寸b20mm，b010mm，4mm。试计算截面1-1和截面2-2上的正应力。解：截面1-1上的正应力FN1F11175MPaA1b截面2-2上的正应力F350MPa22b-b03-6、等截面杆的横截面面积为A=5cm2，受轴向拉力F作用。如图示杆沿斜截面被截开，该截面上的正应力=120MPa，，切应力=40MPa，试求F力的大小和斜截面的角度。解：由拉压时斜截面上的应力计算公式cos2，sincos则tan1，18263cos2Fcos2A轴向拉力FA66.67kNcos2练习4轴向拉压杆的变形、应变能4-1选择题1）阶梯形杆的横截面面积分别为A1=2A，A2=A，材料的弹性模量为E。杆件受轴向拉力P作用时，最大的伸长线应变是（D）（A）PlPlPl；（B）PPEA12EA2EAEA12EA（C）PP3P；（D）PPEA1EA22EAEAEA2（2）变截面钢杆受力如图所示。已知P1=20kN，P2=40kN，l1=300mm，l2=500mm，横截面面积A1=100mm2，A2=200mm2，弹性模量E=200GPa。○1杆件的总变形量是（C）（A）lP1l1P2l220103300401035000.8(伸长）EA1EA2200103100200103200mmP1l1P2l2203300403500（B）l10100.2mm(缩短）EA1EA2200310020032001010（C）lP1l1P2P1l220103300201035000.05mm(伸长）EAEA20010310020010320012（D）lP1l1P2P1l220103300201035000.55mm(伸长）EA1EA2200103100200103200○由上面解题过程知AB段的缩短变形l2=-0.25mm，BC段的伸长变形l1=0.3mm，则C截面相对2B截面的位移是（B）A）BCl1l20.55mm；（B）BCl10.3mm（C）BCl1l20.05mm；（D）BC0○C截面的位移是（C）3A）C）Cl10.3mm；（B）Cl1l20.05mm；（D）Cl1l20.55mm0（3）图a、b所示两杆的材料、横截面面积和受力分别相同，长度l1l2。下列各量中相同的有（A，C，D），不同的有（B，E）。（A）正应力；（B）纵向变形；C）纵向线应变；（D）横向线应变；E）横截面上ab线段的横向变形（4）图（a）所示两杆桁架在载荷P作用时，两杆的伸长量分别为l1和l2，并设l1l2，则B节点的铅垂位移是（C）（A）yl1cosl2cos；（B）用平行四边形法则求得BB后，yBBcos（图b）；（C）如图（c）所示，作出对应垂线的交点B后，yBBcos（D）l1l2ycoscos（5）阶梯状变截面直杆受轴向压力F作用，其应变能V应为（A）（A）V3F2；（B）VF2l/(4EA)；l/(4EA)（C）V3F2l/(4EA)；（D）VF2l/(4EA)。（6）图示三脚架中，设1、2杆的应变能分别为V1和V2，下列求节点B铅垂位移的方程中，正确的为（A）（A）1PByV1V2；（B）1PBxV1V2；22（C）PByV1V2；（D）1PByV1。24-2、如图示，钢质圆杆的直径d10mm，F5.0kN，弹性模量E210GPa。试求杆最大应变和杆的总伸长。解：杆的轴力如图maxFNmax2F104maxEEA6.06EAllABlBClCD2FlFlFl2Fl6.06105mAEAEAEAE练习5材料拉伸和压缩时的力学性能选择题1、以下关于材料力学一般性能的结论中正确的是（A）（A）脆性材料的抗拉能力低于其抗压能力；（B）脆性材料的抗拉能力高于其抗压能力；（C）塑性材料的抗拉能力高于其抗压能力；（D）塑性材料的抗拉能力高于其抗剪能力。2、材料的主要强度指标是（D）（A）p和s;（B）s和ψ；（C）b和;D）s和b。3、铸铁拉伸试验破坏由什么应力造成？破坏断面在什么方向？以下结论中正确的是（C）A）切应力造成，破坏断面在与轴线夹角45o方向；B）切应力造成，破坏断面在横截面；C）正应力造成，破坏断面在横截面；D）正应力造成，破坏断面在与轴线夹角45o方向。4、对于没有明显屈服阶段的塑性材料，通常以0.2表示屈服极限。其定义正确的是（C）A）产生2%的塑性应变所对应的应力值作为屈服极限；B）产生0.02%的塑性应变所对应的应力值作为屈服极限；C）产生0.2%的塑性应变所对应的应力值作为屈服极限；D）产生0.2%的应变所对应的应力值作为屈服极限。5、工程上通常以伸长率区分材料，对于脆性材料有四种结论，正确的是（A）（A）5%;（B）0.5%;（C）2%;（D）0.2%。6、进入屈服阶段以后，材料发生一定变形。则以下结论正确的是（D）（A）弹性；（B）线弹性；（C）塑性；（D）弹塑性。7、关于材料的塑性指标有以下结论，正确的是（C）（A）s和；（B）s和ψ；（C）和ψ；（D）s、和ψ。8、伸长率公式l1l中的l1是（D）100%l（A）断裂时试件的长度；（B）断裂后试件的长度；（C）断裂时试验段（标距）的长度；（D）断裂后试验段（标距）的长度。9、关于材料的冷作硬化现象有以下四种结论，正确的是（C）A）由于温度降低，其比例极限提高，塑性降低；B）由于温度降低，其弹性模量提高，泊松比减小；C）经过塑性变形，其比例极限提高，塑性降低；D）经过塑性变形，其弹性模量不变，比例极限降低。填空题1、低碳钢试样的应力—应变曲线可以大致分为4个阶段。阶段Ⅰ弹性阶段；阶段Ⅱ屈服阶段；阶段Ⅲ强化阶段；阶段Ⅳ颈缩阶段。2、在对试样施加轴向拉力，使之达到强化阶段，然后卸载至零，再加载时，试样在线弹性围所能承受的最大载荷将增大。这一现象称为材料的冷作硬化。3、铸铁在压缩时强度极限比在拉伸时要大得多，因此宜用作受压构件。4、一拉伸试样，试验前直径d10mm,长度l50mm,断裂后颈缩处直径d16.2mm,长度l1拉断时载荷试求材料的强度极限b=573MPa,伸长率=16.6%58.3mm。F45kN。和断面收缩率ψ=61.6%。5、一钢试样,E200GPa,比例极限p200MPa,直径d10mm,在标距l100mm长度上测得伸长量l0.05mm。试求该试件沿轴线方向的线应变=0.510-3，所受拉力F=7.85kN，横截面上的应力=100MPa。6、设图示直杆材料为低碳钢，弹性模量E，杆的横截面面积为A2，杆长l1m，200GPa5cm加轴向拉力F150kN，测得伸长l4mm。卸载后杆的弹性变形=leFl1.5mm，残余变形EA=lplle2.5mm。7、其中图（a）为低碳钢拉伸，图（b）低碳钢和铸铁试件在拉伸和压缩破坏时的情形如图所示。为铸铁拉伸，图（c）为铸铁压缩，图（d）为低碳钢压缩。第7题图第8题图8、三种材料的应力应变曲线分别如图中的是b，塑性最好的是c。a、b、c所示。其中强度最高的是a，弹性模量最大9、低碳钢受拉伸时，当正应力小于比例极限P时，材料在线弹性围工作；服极限s，意味着材料发生破坏。铸铁拉伸时，正应力达到强度极限正应力达到屈b，材料发生破坏。练习6拉压杆强度计算6-1选择题（1）钢制圆截面阶梯形直杆的受力和轴力图如下，杆的直径取（A）进行计算。（A）AB、BC段；（B）AB、BC、CD段；（C）AB、CD段；（D）BC、CD段。d1d2。对该杆进行强度校核时，应（2）图示结构中，1，2两杆的横截面面积分别为A1=400mm2，A2=300mm2，许用应力均为[]=160MPa，AB杆为刚性杆。当P力距A支座为l/3时，求得两杆的轴力分别为FN1=2P/3，FN2=P/3。该结构的许可载荷为（B）（A）[P]=[]A1+[]A2=112kN；B）[P]=3[]A1/2=96kN；C）[P]=3[]A2=144kN；D）[P]=96+144=240kN。6-2、图示受力结构中，AB为直径d10mm的圆截面钢杆，从杆AB的强度考虑，此结构的许用载荷F6.28kN。若杆AB的强度安全因数n1.5，试求此材料的屈服极限。解： 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节点B受力由平衡条件得F1sin30F，F12F1πd22F4s，屈服极限s8Fn239.88MPa240MPanπd26-3、图示结构中，AB为圆截面杆。已知其材料的许用应力为160MPa，铅垂载荷F20kN，试选择杆AB的直径。解：刚杆CD受力如图MC0，FN2aF2a0，FN22F2FN，1222FA≥π≥4d杆AB的直径d2≥82F，πd≥0.02122m21.22mm6-4、在图示结构中，钢索BC由一组直径d的钢丝组成。若钢丝的许用应力，梁160MPa2mmAC自重P3kN，小车承载F10kN，且小车可以在梁上自由移动，试求钢索至少需几根钢丝组成？解：小车移至点C时钢索受到拉力达到最大，受力如图。MA0，2P4F4FNsin03，sin5FN19.17kN钢索所需根数n≥4FN38πd26-5、设圆截面钢杆受轴向拉力F100kN，弹性模量E200GPa。若要求杆的应力不得超过120MPa，应变不得超过12000，试求圆杆的最小直径。解：应力应满足F4F120MPa可得11Aπd2d13π1032.58mm应变应满足F4F1可得d22101035.7mmEAEπd22000π所以dd235.7mm6-6、水平刚性杆CDE置于铰支座D上并与木柱AB铰接于C，已知木立柱AB的横截面面积A100cm2，许用拉应力7MPa，许用压应力9MPa，弹性模量E10GPa，长度尺寸和所受载荷如图所示，其中载荷F70kN，载荷F240kN。试：1（1）校核木立柱AB的强度；（2）求木立柱截面A的铅垂位移A。解：（1）点C所受力FC3F2120kN木立柱AB中各段的应力为F17MPa＜，安全NACAFCF15MPa＜，安全NBCA（2）木立柱截面A的铅垂位移为1FNBClBCFNAClAC0.32mmAEA练习7拉压超静定7-1选择题（1）结构由于温度变化，则（B）静定结构中将引起应力，超静定结构中也将引起应力；静定结构中将引起变形，超静定结构中将引起应力和变形；无论静定结构或超静定结构，都将引起应力和变形；静定结构中将引起应力和变形，超静定结构中将引起应力。（2）如图所示，杆AB和CD均为刚性杆，则此结构为（A）结构。A）静定。B）一次超静定。C）二次超静定。D）三次超静定。（3）如图所示，杆AB为刚性杆，杆CD由于制造不准缺短了，此结构安装后，可按C）问题求解各杆的力（A）静定。（B）一次超静定。（C）二次超静定。（D）三次超静定。7-2填空题（1）已知变截面杆受力如图示，试问当FaEA1＞时，补充方程式为FFBaFBaEA1EA2（2）图示杆1和杆2的材料和长度都相同，但横截面面积A1＞A2。若两杆温度都下降T，则两杆轴力之间的关系是FN1＞FN2，正应力之间的关系是1=2。（填入符号＜，＝，＞）7-3、如图所示受一对轴向力F作用的杆件。已知杆件的横截面面积为A，材料的弹性模量为E。试求杆件的约束力。解：平衡方程FAFB2F（1）变形协调方程FAa(FAF)aFBaEAEA0EAFBF（2）代入式（1）中得FAF（压），FBF（拉）7-4、杆1比预定长度l1m短一小量，设杆1和杆2的横截面面积之比为12。将0.1mmA2A杆1连到AB刚性杆上后，在B端加力F120kN，已知杆1和杆2的许用应力为160MPa，弹性模量E200GPa，试设计两杆截面。解：MA0，FN1a2FN2a3Fa（1）变形协调条件l22(l1)由物理条件得FN2l2(FNl)（2）EA2EA1解（1）（2）得FN1F2EA1，FN2FEA13l3l由1FN1F2E≤[]A1A13l得A1818mm2,A2409mm2由2FN2FEA1≤[]A2A23lA2得A692mm2,A1384mm221故应选A2692mm2,A11384mm27-5、图示结构中，已知各杆的拉压刚度EA和线膨胀系数l均相同，铅直杆的长度为l。若杆3的温度上升T，试求各杆的力。解：考察点B的平衡，其平衡方程为FN1FN2(1)FN1FN30(2)由变形协调条件l1l3cos601l32得FN1l11(llTFN3l)(其中l12l)(3)EA2EA联立解方程(1)~(3)得FN1FN2lTEA(拉)，FN3lTEA(压)55练习8剪切和挤压实用计算8-1选择题（1）在连接件上，剪切面和挤压面为（B）（A）分别垂直、平行于外力方向；（B）分别平行、垂直于外力方向；（C）分别平行于外力方向；（D）分别垂直于外力方向。（2）连接件切应力的实用计算是（A）（A）以切应力在剪切面上均匀分布为基础的；（B）剪切面为圆形或方形；（C）以切应力不超过材料的剪切比例极限为基础的；（D）剪切面积大于挤压面积。（3）在连接件剪切强度的实用计算中，切应力许用应力[]是由（C）（A）精确计算得到的；（B）拉伸试验得到的；（C）剪切试验得到的；（D）扭转试验得到的。（4）图示铆钉连接，铆钉的挤压应力bs为（B）（A）2F；（B）F；πd22d（C）F；（D）4F。2b2πd（5）图示夹剪中A和B的直径均为d，则受力系统中的最大剪应力为（B）（A）4bFP;（B）4(ab)FP;FPbaad2ad28bFP8(ab)FPBA（C）;（D）ad2.ad2FP（6）钢板厚度为t，剪切屈服极限s，剪切强度极限b。若用冲床在钢板上冲出直径为d的圆孔，则冲头的冲压力应不小于（C）。A）dtC）dtsb；（B）124ds；（D）1d24b8-2填空题（1）铆接头的连接板厚度为，铆钉直径为d。则铆钉切应力2F，挤压应力为F。πd2bsbsd（2）矩形截面木拉杆连接如图，这时接头处的切应力F；挤压应力F。blbsab第（2）题图第（3）题图（3）齿轮和轴用平键连接如图所示，键的受剪面积As=bl，挤压面积Abs=hl。2（4）图示厚度为的基础上有一方柱，柱受轴向压力F作用，则基础的剪切面面积为4a，挤压面面积为a2。第（4）题图第（5）题图（5）图示直径为d的圆柱放在直径为D=3d，厚度为的圆形基座上，地基对基座的支反力为均匀分布，圆柱承受轴向压力F，则基座剪切面的剪力FS4FπD2d28FπD249（6）判断剪切面和挤压面时应注意的是：剪切面是构件的两部分有发生相互错动趋势的平面；挤压面是构件相互压紧部分的表面。8-3、图示销钉连接。已知：联接器壁厚8mm，轴向拉力F15kN，销钉许用切应力[]20MPa，许用挤压应力[bs]70MPa。试求销钉的直径d。解：剪切：FFS2F[],d21.9mmFS,πd22AS挤压：bsF[bs],d13.4mmd取d22mm。8-4、钢板用销钉固连于墙上，且受拉力F作用。已知销钉直径d22mm，板的尺寸为8100mm2，板和销钉的许用拉应力[]160MPa，许用切应力[]100MPa，许用挤压应力[bs]280MPa,试求许用拉力[F]。解：剪切：FAS[]38kN挤压：FAbs[bs]49.3kN板拉伸：FA[]99.8kN取[F]38kN。自测题一一、是非题（1）等直杆受轴向拉压时，任何方向都不会发生切应变。(非)（2）若两等直杆的横截面面积A，长度l相同，两端所受的轴向拉力F也相同，但材料不同，则两杆的应力相同，伸长l不同。(是)3）钢筋混凝土柱中，钢筋与混凝土柱高度相同，受压后，钢筋与混凝土柱的压缩量也相同，所以二者所受的力也相同。(非)（4）一圆截面直杆两端承受拉力作用。若将其直径增加一倍，则杆的拉压刚度将是原来的4倍。(是)（5）一空心圆截面直杆，其、外径之比为0.5，两端承受拉力作用。如将杆的、外径增加一倍，则其拉压刚度将是原来的2倍。(非)6）材料的延伸率与试件的尺寸有关。（是）7）低碳钢拉伸试样直到出现颈缩之前，其横向变形都是均匀收缩的。（是）8）铸铁压缩试验时，断口为与轴线约成45o的螺旋面。（非）二、选择题1、关于下列结论：1）应变分为线应变和切应变；2）线应变为无量纲量；3）若物体的各部分均无变形，则物体各点的应变均为零；4）若物体各点的应变均为零，则物体无位移。现有四种答案，正确的是（C）。（A）1、2对；（B）3、4对；（C）1、2、3对；（D）全对。2、等截面直杆受轴向拉力F作用而产生弹性伸长，已知杆长为l，横截面面积为A，材料弹性模量为E，泊松比为。根据拉伸理论，影响该杆横截面上应力的因素是（D）(A)E，，F；(B)l，A，F；(C)l，A，E，，F；(D)A，F。3、两杆几何尺寸相同，轴向拉力F相同，材料不同，它们的应力和变形可能是（(A)应力和变形l都相同；(B)应力不同，变形l相同；(C)应力相同，变形l不同；(D)应力不同，变形l不同。C）4、图示等直杆，杆长为3a，材料的拉压刚度为EA，受力如图示。问杆中点横截面的铅垂位移是（B）(A)0；(B)Fa；(C)2Fa；(D)3Fa。EAEAEA5、钢材经过冷作硬化处理后，基本不变的量有以下四种结论，正确的是（A）（A）弹性模量；（B）比例极限；（C）伸长率；（D）断面收缩率。6、长度和横截面面积均相同的两杆，一为钢杆，另一为铝杆，在相同的轴向拉力作用下，两杆的应力与变形有四种情况，试问正确的是（A）(A)铝杆的应力和钢杆相同，变形大于钢杆；(B)铝杆的应力和钢杆相同，变形小于钢杆；(C)铝杆的应力和变形均大于钢杆；(D)铝杆的应力和变形均小于钢杆。7、由同一种材料组成的变截面杆的横截面面积分别为2A和A，受力如图示，弹性模量为E。下列结论中正确的是（B）(A)截面D位移为0；(B)截面D位移为Fl；2EA(C)截面C位移为Fl；(D)截面D位移为Fl。2EAEA8、脆性材料的强度指标是（C）（A）p和s;（B）s和ψ；（C）b;（D）s和b。9、符号和ψ分别是材料拉伸时的（A）（A）伸长率与断面收缩率；（B）屈服极限与断面收缩率；（C）比例极限与伸长率；（D）弹性极限与伸长率。10、铸铁压缩实验中能测得的强度性能指标是（B）（A）屈服极限s和强度极限b；（B）强度极限b；（C）比例极限P；（D）屈服极限s。11、图示等截面直杆的抗拉刚度为EA，其应变能应为（D）（A）V5F2l/(6EA)；（B）V3F2l/(2EA)；（C）V9F2l/(4EA)；（D）V13F2l/(4EA)。12、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?（D）(A)只适用于≤p；(B)只适用于≤e；(C)只适用于≤s；(D)在试样拉断前都适用。13、拉杆用四个直径相同的铆钉固定在连接板上。拉杆横截面是宽为b，厚为t的矩形。已知拉杆和铆钉的材料相同，许用切应力为[]，许用挤压应力为[bs]，许用正应力为[]。设拉力为P，则铆钉的剪切强度条件为（A）（A）P[]；（B）2P[]d2d2（C）P[]；（D）4P[]4d2d214、续上题，拉杆的挤压强度条件为（B）。（A）P[bs]；（B）P[bs]；（C）2td4td15、续上题，拉杆的拉伸强度条件为（B或D）。PP[bs]；（D）[bs]2td4td（A）P]；（B）P；[b[]bddt（C）2P[]；（D）3P2bt4b[]d2dt三、填空题1、在拉（压）杆斜截面上某点处的力分布集度为该点处的应力,它沿着截面法线方向的分量称为正应力,而沿截面切线方向的分量称为切应力。2、图示两杆材料密度均为，长度相同，横截面面积不同(A1＜A2)，两杆在自重作用下，在对应的x截面处的应力分别为1=glx，2=glx。3、某阶梯状杆受力如图示，已知在B处，沿杆轴线作用的载荷F160kN，在自由端C沿轴线作用2，长l11m，BC段横截面面积A2100mm2，的载荷F220kN，AB段横截面面积A1200mm长l23m，杆的弹性模量E200GPa，求：（1）B截面的位移=310-3。Bm（2）杆位移为零的横截面位置x=2m。4、对于没有屈服阶段的塑性材料，通常将对应于塑性应变ε=0.2%时的应力定为屈服强度或名P义屈服强度。5、铸铁试样压缩破坏在与轴线成50°°方向，是由切应力造成的。~55斜截面6、符号和ψ分别是材料拉伸时的伸长率和断面收缩率。公式l1l中的l1100%l是断裂后试验段（标距）的长度。AA1100%中的A1是试件断后颈缩处的最小截A面积。7、三杆的刚度和杆长相等，受力如图（a）、（b）、（c）所示。若已知（a）、（b）杆的应变能分别为Va和Vb，B端位移分别为a和b。则（c）杆的应变能Vc=Va+Vb+F1b；B端的位移c=a+b。8、图示销钉的切应力F，πdh挤压应力4F。bsπ(D2d2)四、计算题1、设有一杆受F160kN的轴向拉力作用，若最大切应力不得超过80MPa，试求此杆的最小横截面面积A。解：由题意，≤80MPa，则横截面上的正应力≤160MPamax2F最小横截面的面积A≥F103210cm2A,160106m2、已知变截面钢杆，Ⅰ段为的圆形截面，Ⅱ段为a2的正方形截面，Ⅲ段为d12mmd120mm25mm3的圆形截面，各段长度如图示。若此杆在轴向压力F作用下在第Ⅱ段上产生正应力230MPa，杆的弹性模量E210GPa，试求此杆的总缩短量。解：由FN30MPa2A2得FN18750N杆的总缩短量FNl1FNl2FNl3FN0.240.40.240.272mmlEA2EA3222EA1E1a2πd3πd3、如图示，作用在刚性杆AB上的铅垂载荷F可以移动，其位置用x表示，杆1和杆2横截面面积相同，弹性模量分别为E1E，E22E。试求：1）欲使杆1和杆2轴向伸长量相等，x应为多少？2）欲使杆1和杆2轴向线应变相等，x应为多少？解：刚杆AB受力如图MB0，FN1lFlx0，FN1FlxlMA0，FN2lFx0，FN2Fxl（1）l1FN10.9l0.9Flx，l2FN2lFxE1AEAE2A2EA当l1l2时，0.9lxx，x9l0.64l214（2）1l1Flx，2l2Fx0.9lEAll2EAl当12时，lxx，x2l32练习9扭转9-1选择题（1）在下图所示受扭圆轴横截面上的切应力分布图中，正确的切应力分布应是（D）（2）一径为d，外径为D的空心圆轴，其扭转截面系数为（C）(A)WpπD3πd3；(B)WpπD3πd3；16163232(C)Wpπ(D4d4)；(D)WpπD4πd4。16D3232（3）建立圆轴的扭转切应力公式TIp时，以下哪个关系式没有用到？（C）(A)变形的几何协调关系；(B)剪切胡克定律；(C)切应力互等定理；(D)切应力与扭矩的关系TAdA（4）图示等截面圆轴上装有四个皮带轮，如何合理安排？（A）将轮C与轮D对调；将轮B与轮D对调；将轮B与轮C对调；(D)将轮B与轮D对调，然后再将轮B与轮C对调。9-2填空题（1）当轴传递的功率一定时，轴的转速越小，则轴受到的外力偶矩越大，当外力偶矩一定时，传递的功率越大，则轴的转速越高。（2）试求图示圆截面轴在指定截面上的扭矩:1-1截面：T1800Nm；2-2截面：T2-600Nm。（3）剪切胡克定律可表示为=G，该定律的应用条件是切应力不超过材料的剪切比例极限，即。p（4）外径为120mm，厚度为5mm的等截面薄壁圆管承受扭矩T2kNm，其最大的切应力T210319.26MPamax2πR022π(115)251092（5）由切应力互等定理可知，圆轴扭转时在过轴线的纵截面上有平行于轴线的切应力。9-3、圆轴受力如图所示，直径为d。试：1）画出扭矩图；2）画出危险截面的切应力分布图；3）计算最大切应力。解：（1）扭矩图（2）危险截面为T1.5Me（3）1.5Me24Memaxπd3d3π169-4、某传动轴，转速n300rmin，轮1为主动轮，输入功率动轮，输出功率分别为P210kW，P3P420kW。试求:1）绘该轴的扭矩图；2）若将轮1与轮3的位置对调，试分析对轴的受力是否有利解：(1)外力偶矩Me19549P11591.5NmnMe29549P2318.3Nm扭矩图nMe3Me49549P3636.6Nmn若将轮1与轮3对调，扭矩图为最大扭矩较对调前要小,故轮1与轮3对调对受力有利。P150kW，轮2，轮3和轮4为从。9-5选择题（1）关于扭转角变化率公式dT的使用条件是（A）dxGIp(A)圆截面杆扭转，变形在线弹性围；(B)圆截面杆扭转，任意变形围；(C)任意截面杆扭转，线弹性变形；(D)矩形截面杆扭转。2）用同一材料制成的空心圆轴和实心圆轴，若长度和横截面面积均相同，则扭转刚度较大的是B）(A)实心圆轴；(B)空心圆轴；(C)二者一样；(D)无法判断。3）实心圆轴受扭，若将轴的直径减小一半，其他条件不变，则圆轴两端截面的相对扭转角是原来的（D）(A)2倍；(B)4倍；(C)8倍；(D)16倍。4）一圆轴用普通碳钢制成，受扭后发现单位长度扭转角超过了许用值，为提高刚度，拟采用适当措施，正确的是（C）(A)改为优质合金钢；(B)用铸铁代替；(C)增大圆轴直径；(D)减小轴的长度。5）在密圈螺旋弹簧的两端，沿弹簧轴线有拉力作用。这时引起弹簧轴向的伸长，主要是由弹簧丝的何种变形造成的？（C）(A)弯曲；(B)拉伸；(C)扭转；(D)剪切。6）单位长度扭转角与（A）无关A）杆的长度；（B）扭矩；（C）材料性质；（D）截面几何性质。9-6填空题（1）长为l，直径为d的圆轴，材料的切变模量为G。受扭转时，测得圆轴表面的纵向线倾斜一微小角度，横截面的最大切应力max=G，横截面上的扭矩T=Gd3/16，两端横截面的的相对扭转角=2l/d，单位长度扭转角=2/d。（2）GIP称为圆轴的扭转刚度，它反映圆轴的抵抗扭转变形能力。（3）许用单位扭转角[]的量纲为rad/m时，等直圆轴扭转的刚度条件为Tmax(GIp)[]radm，[]的量纲为()m时，其刚度条件为Tmax(GIp)180π[]()m。（4）一受扭等截面圆轴，当直径缩小一半，其他条件不变时，其最大切应力是原来的8倍，单位长度扭转角是原来的16倍。（5）图示阶梯形圆轴受扭转力偶Me1和Me2作用，若材料的切变模量为G，则截面C相对截面A扭转角AC=32(Me2Me1)a(Gπd14)，而在Me1单独作用时，截面B相对截面A扭转角AB=32Me1a(Gπd14)。（6）圆柱形密圈螺旋弹簧受轴向载荷作用时，簧丝截面上力分量为扭矩和剪力，当簧丝直径d远小于弹簧圈的平均直径D时，可以略去剪力和簧丝曲率的影响。（7）矩形截面杆扭转变形的主要特征是横截面翘曲。（8）矩形截面杆自由扭转时，横截面上最大切应力max发生在长边中点，横截面上的四个角点和形心处切应力值为零。9-7、某圆截面杆长l，直径d=100mm，两端受轴向拉力F=50kN作用时，杆伸长l=0.1/mm，两端受扭转力偶矩Me=50kNm作用时，两端截面的相对扭转角=0.2/rad，该轴的材料为各向同性材料，试求该材料的泊松比。解：EFl200109lPa，GMel80109lPaE0.251AlIp，2G9-8、一空心圆截面铝轴，外径D=100mm，径d=90mm，长度l=2m，最大切应力max=70MPa，切变模量G=80GPa，全长受扭矩T，试求：（1）两端面的相对扭转角；（2）在相同应力条件下实心轴的直径。D解：（1）T2Ipmaxmmax2，T4.73kNIPD，Tl2maxl0.035rad2GIPGD（2）设实心轴的直径为d1，d1316T70mmπmax练习10平面图形的几何性质10-1是非题（1）当截面图形的一对形心轴中有一轴为对称轴时，则这对形心轴必为形心主惯性轴(是)。（2）平面图形对某一轴的静矩，可以是正值或负值，但不可以等于零(非)。（3）平面图形对某一轴的惯性矩，可以是正值或负值，也可以等于零(非)。（4）在平行移轴定理IyIyAa2，IzIzAb2中，a和b分别为任意平行轴y与y0和z与z000之间的距离(非)。（5）任意形状截面图形对形心轴的静矩一定等于零；图形对某轴的静矩为零，则该轴必为形心轴(是)。10-2选择题（1）由惯性矩的平行移轴公式，Iz2的答案是（C）(A)Iz2Iz1bh3/4；(B)Iz2Izbh3/4；(C)Iz2Izbh3；(D)Iz2Iz1bh3。（2）关于主轴的概念，有如下说法，正确的是（D）。(A)平面图形有无限对形心主轴；(B)平面图形不一定存在主轴；(C)平面图形只有一对正交主轴；(D)平面图形只有一对形心主轴。（3）zC是形心轴，zC轴以下面积对zC轴的静矩SzC为（A）(A)ah12/2；(B)a2h1/2；(C)ab(h2a/2)；(D)ab(h2a)。（4）平面图形对一组相互平行轴的惯性矩中，对形心轴的惯性矩有（B）（A）最大；(B)最小；（C）在最大和最小之间；（D）0。（5）工字形截面如图所示，Iz为（A）(A)(11/144)bh3；(B)(11/121)bh3；(C)bh3/32；(D)(29/144)bh3。（6）给定图示正方形，则图形对形心轴y和y的惯性矩Iy1与Iy之间的关系为（B）。(A)Iy1>Iy；(B)Iy1=Iy；(C)Iy1=0.5Iy；(D)Iy1<0.5Iy。10-3填空题（1）图示形心的坐标zC=16.5410-2m。（2）任意平面图形至少有1对形心主惯性轴，等边三角形有无穷多对形心主惯性轴。（3）按定义，图形对y轴的惯性矩Iy=Az2dA,其量纲为长度的4次方，且其值恒大于零。（4）图形对通过形心的某一对正交轴的惯性积等于零，则这一对轴称为形心主惯性轴.第（4）题图第（5）题图第（6）题图（5）图示矩形对zC轴的惯性矩Izbh3/12，对y轴的惯性矩Iy3h/3。Cb（6）图示组合图形，由两个直径相等的圆截面组成，此组合图形对形心主轴y的惯性矩Iy为5D4/32。10-4、证明边长为a的正方形截面对通过形心C的任意轴的惯性矩为a4/12。证：因为IyIza4/12，Iyz0利用转轴公式：Iy1(IyIz)/2(IyIz)cos2/2Iyzsin2a4/12因为为任意角，故结论得证。自测题二一、是非题1、一受扭等截面圆轴，若将轴的长度增大一半，其它条件不变，则轴两端的相对扭转角也将增大一倍。(是)2、矩形截面杆扭转时，其最大切应力发生在长边中点，方向与长边垂直。(非)3、矩形截面杆扭转时，四角点处的切应力均等于零。(是)4、切应力互等定理是根据微元体的平衡条件导出的。(是)5、矩形截面杆扭转时，横截面周边上各点的切应力必与周边垂直（四角点除外）。(非)6、所谓密圈螺旋弹簧是指螺旋升角很小（如50）的弹簧。(是)二、选择题1、阶梯圆轴的最大切应力发生在（D）（A）扭矩最大的截面；（B）直径最小的截面；（C）单位长度扭转角最大的截面；（D）不能确定。2、建立圆轴的扭转切应力公式TIp时，“平面假设”起到的作用有（B）“平面假设”使物理方程得到简化；平“面假设”给出了圆轴扭转时的变形规律；平“面假设”是建立切应力互等定理的基础；(D)平“面假设”给出了横截面上力与应力的关系TAdA。3、材料不同的两根受扭圆轴，其直径、长度和所受的扭矩均相同，它们的最大切应力之间和最大相对扭转角之间的关系有（B）(A)12，12；(B)12，12；(C)12，12(D)12，12。4、矩形截面，C为形心，阴影面积对zC轴的静矩为（SzC）A，其余部分面积对zC