2、画出右图所示空心圆轴横截面上沿半径OA方向的剪应力分布示意图.(2分) 三、结构尺寸及受力如图所示,AB可视为刚体,CD为圆截面钢杆,直径为D35mm,材料为Q235钢,许用应力为180MPa,E200GPa(共15分) (1)求许可载荷F。(6分) TOA (2) 计算当F50KN时,B点竖向位移(6分) (3) 若D处(双剪切)铆钉许用切应力[]100MPa,试设计铆钉直径d。(3分) 四、(13分)在受集中力偶矩Me作用形截面简支梁中,测得中性层 上k点45o方向的线应变为45,已知材料的o的矩处沿E,ν集中与梁的横截面及长度尺寸b,h,a,l.试求力偶矩Me。 第 3 页 五、(14分)如图所示结构,杆AB横截面面积A21.5cm2,抗弯截面模量Wz102cm3,材料的许用应力[]180MPa。圆截面杆CD,其直径d20mm,材料的弹性模量E200Gpa,s250MPa,p200MPa,,1100,250,如果压杆不为A、细长杆时采用直线拟合。C、D三处均为球铰约束,知:l11.25m,l20.55m,F25kN,稳定安全系数[n]st1.8,校核此结构是否安全。 若已 第 4 页
六、(12分)重为Q的物体从高度h处自由落下,若已知梁的抗弯刚度为EI, 支座的弹簧刚度为k(产生单位长度变形所需的力),且冲击挠度。 kEIl3,试求C点第 5 页
七、(14分)平面刚架如图所示,EI为常量,试用力法作其弯距图。 aq CBaA一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中,选出一个正确答案,并将正
第 6 页
确答案的序号填在题干的括号内。每小题2分,共20分)
T1.轴的扭转剪应力公式=
IP适用于如下截面轴( )
A.矩形截面轴 B.椭圆截面轴 C.圆形截面轴 D.任意形状截面轴
2.用同一材料制成的实心圆轴与空心圆轴,若长度与横截面面积均相同,则抗扭刚度较大的是哪个?( )
A.实心圆轴 B.空心圆轴 C.两者一样 D.无法判断
3.矩形截面梁当横截面的高度增加一倍、宽度减小一半时,从正应力强度考虑,该梁的承载能力的变化为( )
A.不变 B.增大一倍 C.减小一半 D.增大三倍
4.图示悬臂梁自由端B的挠度为( )
aama(l)ma3(l)2 B. 2A.
EIEI C.ma D.
EIama2(l)2 EI5.图示微元体的最大剪应力τmax为多大?( ) A. τmax=100MPa B. τmax=0 C. τmax=50MPa
第 7 页
D. τmax=200MPa
6.用第三强度理论校核图示圆轴的强度时,所采用的强度条件为( ) A.
PM2T2()4()AWZWP≤[σ]
B.PC. D.
AMTWZWP≤[σ]
≤[σ] ≤[σ]
(PM2T2)()AWZWP(PM2T2)4()AWZWP7.图示四根压杆的材料、截面均相同,它们在纸面内失稳的先后次序为( ) A. (a),(b),(c),(d) B. (d),(a),(b),(c) C. (c),(d),(a),(b) D. (b),(c),(d),(a)
8.图示杆件的拉压刚度为EA,在图示外力作用下 其变形能U的下列表达式哪个是正确的?( )
P2aA. U=
2EAP2lP2bB. U= 2EA2EAP2lP2bC. U= 2EA2EAP2aP2bD. U= 2EA2EA第 8 页
9图示两梁抗弯刚度相同,弹簧的刚度系数也相同,则两梁中最大动应力的关系为( ) A. (σd) a =(σd) b B. (σd) a >(σd) b C. (σd) a <(σd) b D. 与h大小有关
二、填空题(每空1分,共20分)
1.在材料力学中,为了简化对问题的研究,特对变形固体作出如下三个假设:_______,_______,_______。
2.图示材料与长度相同而横截面面积不同的两杆,设材料的重度为γ,则在杆件自重的作用下,两杆在x截面处的应力分别为σ(1)=_______,σ
(2)
=_______。
3.图示销钉受轴向拉力P作用,尺寸如图,则销钉内的剪应力τ=_______,
支承面的挤压应力σbs=_______。
第 9 页
4.图示为一受扭圆轴的横截面。已知横截面上的最大剪应力τmax=40MPa,则横截面上A点的剪应力τA=_______。
5.阶梯形轴的尺寸及受力如图所示,其AB段的最大剪应力τmax1与BC段的最大剪应力τmax2 之比
max1=_______。 max26.图示正方形截面简支梁,若载荷不变而将截面边长增加一倍,则其最大
弯曲正应力为原来的_______倍,最大弯曲剪应力为原来的_______倍。 7.矩形截面悬臂梁的尺寸及受载如图所示,
(1)若梁长l增大至2l,则梁的最大挠度增大至原来的______倍; (2)若梁截面宽度由b减为,则梁的最大挠度增大至原来的______倍; (3)若梁截面高度由h减为,则梁的最大挠度增大至原来的______倍。
22hb第 10 页
8.图示为某构件内危险点的应力状态,若用第四强度理论校核其强度,则相当应力
σeq4=_______。
9.将圆截面压杆改为面积相等的圆环截面压杆,其它条件不变,则其柔度将_______,临界载荷将_______。 三、分析题(每小题5分,共20分)
1.在图示低碳钢与铸铁拉伸试验的“应力—应变”图上,注明材料的强度指标(名称与代表符号),并由图判断:_______是脆性材料,_______是塑性材料。
2.画出图示阶梯形圆轴的扭矩图,用图中m与d写出圆轴最大剪应力的计算式,并指出其作用点位置。
第 11 页
3.图示矩形截面悬臂梁,若已知危险截面上E点的应力为σE=-40MPa,
试分析该截面上四个角点A、B、C、D的应力(不必写出分析过程,只须写出分析结果,即四个角点的应力值)。 四、计算题(每小题10分,共40分)
1. 钢杆
1,2吊一刚性横梁AB。已知钢杆的弹性模量E=200GPa,两杆的
横截面面积均为A=100mm2,载荷P=20KN,试求两钢杆的应力、伸长量及P力作用点F的位移δF。
2.外伸木梁各部分的尺寸与所受载荷如图所示。设梁材料的许用应力[σ]
=10MPa。
试:(1)作梁的剪力图与弯矩图;(2)校核梁的正应力强度。
第 12 页
3.弓形夹紧器如图,若夹紧力P=2KN,距离e=120mm,立柱为矩形截面,
其h=25mm,[σ]=160MPa,试设计截面尺寸b。
4.图示曲柄轴直径d=50mm,受集中力P=1KN作用,试:(1)画出危险点A的应力状态并计算其应力值;(2)若材料的许用应力[σ]=70MPa,试按第四强度理论校核其强度。
浙江省2001年10月高等教育自学考试
材料力学试题参
一、单项选择题(每小题2分,共20分)
1.C 2.C 3.B 4.B 5.A 6.D 7.A 8.A 9.C
二、填空题(每空1分,共20分)
1. 连续性假设 均匀性假设 各向同性假设 2. (l-x) (l-x)
第 13 页
3.
4PP dh(D2d2) 4. 33.3MPa 5. 3/8
6. 1/8 1/4 7. 8 2 8 8.
232
9.降低 增大
三、分析题(每小题5分,共20分)
1.低碳钢强度指标:强度极限σb,屈服极限σs 铸铁强度指标:拉伸强度极限b 铸铁是脆性材料,低碳钢是塑性材料 2.作扭矩图
37.9m 计算扭转剪应力:AB =32m τ= BC33dd
max=BC,作用于
BC段表面
3.σA=-60MPa,σB=20MPa,σC=50MPa,σD=-20MPa 四、计算题(每小题10分,共40分)
1.两钢杆轴力:N1=8KN(拉),N2=12KN(拉) 杆1:σ1=80MPa, △l1=0.8mm 杆2:σ2=120MPa, △l2=1.2mm P力作用点位移:F=
2l13l25=1.04mm
2.支反力:RA=17.5KN(↑),RB=22.5KN(↑) 剪力图:
第 14 页
弯矩图:
强度校核:max=9.96MPa<[σ] 3.N=p,M=pe σ=NMP6pe≤[σ] AWbhbh2 b≥p6pe2=14.9mm
hh 4.应力状态
应力值:σ=40.7MPa,τ=16.3MPa 强度校核:σeq4=
232=49.5MPa
第 15 页
2010—2011材料力学试题及答案B 一、单选或多选题(每小题2分,共10小题,20分) 1、 工程构件要正常安全的工作,必须满足一定的条件。下列除( )项,其他各项是必须满足的条件。 A、强度条件 B、刚度条件 C、稳定性条件 D、硬度条件 2、内力与应力的关系是( ) A、内力大于应力 B、内力等于应力的代数与 C、内力是矢量,应力是标量 D、应力是分布内力的集度 3、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。 4、设某种钢的屈服应力为s200MPa,弹性模量为E200GPa。现将直径为2mm的钢丝绕在一个刚性圆柱上,欲使钢丝放松后不产生残余变形,则圆柱直径不能小于( )。 A、0.8米 B、1.6米 C、2.0米 D、2.4米 5、利用积分法求梁的变形,不需要用到下面那类条件( )来确定积分常数。 A、平衡条件。 B、边界条件。 C、连续性条件。 D、光滑性条件。 6、图示交变应力的循环特征r、平均应力m、应力幅度a分别为( )。 A -10、20、10; B 30、10、20; 第 16 页
C 113、20、10; D 3、10、20 。 第 17 页
7、一点的应力状态如下图所示,则其主应力1、2、3分别为( )。 A 30MPa、100 MPa、50 MPa B 50 MPa、30MPa、-50MPa C 50 MPa、0、-50Mpa、 D -50 MPa、30MPa、50MPa 8、对于突加载的情形,系统的动荷系数为A、2 B、3 C、4 9、压杆临界力的大小,( )。 A 与压杆所承受的轴向压力大小有关; B 与压杆的柔度大小有关; C 与压杆材料无关; D 与压杆的柔度大小无关。 10、利用图乘法计算弹性梁或者刚架的位移,要求杆件满足三个条件。以下那个条件不是必须的( ) A、EI为常量 B、结构轴线必须为直线。 C、M图必须是直线。 D、M与M至少有一个是直线。 二、按要求做图(10分) 30kNCD20kN/mB( )。 D、5 2q=F/a12F2F1m3m1maaa1 (e) (1)做轴力图 (2) 做剪力、弯矩图 第 18 页
三、图示结构中,BC由一束直径为2mm的钢丝组成,若钢丝的许用应力为160MPa,q30KN/m。试求BC需由多少根钢丝组成。(10分) B 3C A 4四、(14分)已知圆轴直径d20mm,在其上边缘A点处测得纵向线应变400106,在水平直径平面的外侧B点处,测得45300106,已知材料的弹性模量E200GPa,泊松比0.25,a2m。若不计弯曲切应力的影响,试求作用在轴上的载荷F与Me的大小。 0 A d B 45a MeF 第 19 页
五、(16分)如图所示结构,杆AB横截面面积A21.5cm2,抗弯截面模量 Wz102cm3,材料的许用应力[]180MPa。圆截面杆CD,其直径d20mm,材料的弹性模量E200Gpa,s250MPa,p200MPa,, 1100,250,如果压杆不为细长杆时拟合。A、C、D三处均束,若已知:l11.25m,l20.55m,F25kN,稳采用直线为球铰约定安全系构是否安数[n]st1.8,试校核此结全。 2010—2011材料力学A卷参
一、选择题(每空1分)
第 20 页
1. D; 2. D; 3. A; 4. C; 5. A; 6. D; 7.B; 8. A; 9. B; 10. C. 二、作图题
1、剪力、弯矩图 2、切应力分布
三、解:(1) 对AB 进行受力分析
MA0:N1000F(10002000)0 解得 N3F
CD杆轴向拉伸与压缩,由强度条件有
FNA3FMPa180MPa 43535解得 F343535180N57.7KN (2)画出变形图如下:
第 21 页
2分
(1分)
(2分)
(2分) (1分)
( 2分)
根据胡克定律,有
3501032LLCD32000CDNEAmm1.8mm (2分)
200109353510根据变形图得到D3.6mmB5.4mm 分)
(3)铆钉是双剪切 (1分) 由剪切名义应力计算公式得到 FSA150000100MPa ( 21分)
d24解得 d31mm (1分) 四、解:B点的单元体如图所示
B点应力状态为纯剪切状态。由广义胡克定理有
11E1231E450 (7分) 根据应力弯曲剪应力公式:
1.5FSbh1.5Melbh (3分) 代入广义胡克定理,得到
M2lbhEe3145 (3分)
五、解: (1) 计算CD杆的临界压力 (7分)
第 22 页
(2li10.55110, 1 所以CD杆为大柔度杆
5103用欧拉公式计算临界压应力与临界压力
(2). (5分)AB杆平衡 有MA0: Fsin302l1TCl1 得 TC25KN AB杆拉弯组合变形,弯矩图与轴力图下图所示
1258 2532 最大拉应力
M3maxmaxWFN125108102106253103221.5104163.2MPa ZA3.校核
PcrT51252.05nst1.8 压杆稳定性足够 (1分) cmax163.2MPa180MPa 梁强度足够 (1分)
六、解:弹簧引起的静位移为
1QQl333K9EI(3分)
梁的静位移为: (6分)
动荷系数 K2hd1115Ql318EIh5Ql3 (2分) stC点的动挠度 5Ql35Ql318EIhdKdst9EI1 (15Ql3分) 七、解:以C处的约束为多余约束,原结构的基本体系为: (2分) 由力法典型方程 X1111P0 (1分) 第 23 页
AB杆
+F
3112a2q2q25ql41(11PEIaa2aaaa)4a 223a2aaa8EI11EI233EI(各3分)
将11与1P代入力法典型方程,得X15132qa (2分) 刚架的弯矩图右图示 (2分)
2010—2011材料力学B卷参
一、选择题(每空1分)
1. D; 2. D; 3. A; 4. C; 5. A; 6. D; 7.B; 8. A; 9. B; 10. C. 二、作图题 1. (3分)做轴力图 2. Q(K(9分) 20
10
20
M(KN 剪力图10 4分,弯矩图5分 三、解:(1).取AC为研究对象,受力分析下图所示B 10 解得 T100KN (6分)
T(2)设需要n根钢丝 3由钢丝的强度条件 TnA FAXA 4Cn4T4100103FAYd23.1422106160106199(根) (4分) 四、解:B点的单元体如图所示
B点应力状态为纯剪切状态。由广义胡克定理有
第 24 页
11E1231E450 (8分) 根据扭转应力公式: 代入广义胡克定理,得到
Me94.2NM (3分)
又由应变公式,得到 得到
F31.4N (5分)
五、解: (1) 计算CD杆的临界压力 (8分)
l10.55i5103110, 1 所以CD杆为大柔度杆 用欧拉公式计算临界压应力与临界压力
(2). (6分)AB杆平衡 有MA0: Fsin302l1TCl1 AB杆拉弯组合变形,弯矩图与轴力图下图所示
1258 2532 最大拉应力
MmaxmaxWFN125103102106253103221.5104163.2MPa ZA83.校核
PcrT512.05nst1.8 压杆稳定性足够 (1分)c25max163.2MPa180MPa 梁强度足够 (1分)六、解:弹簧引起的静位移为
第 25 页
得 TC25KNAB杆
1QQl3(3分)
33K9EI梁的静位移为: (8分)
2h5Ql318EIh1动荷系数 Kd11 (2分) st5Ql3C点的动挠度 q B (1分) 原结构的基本
5Ql35Ql318EIhdKdst139EI5Ql七、解:以C处的约束为多余约束,A 体系为
基本体系 (2分)
由力法典型方程 X1111P0
1124l11(llllll) A EI233EI3C
X1(2分)
1112ql4 llqlB (各4分) 1PEI326EI将
11与
1P1Pql43EIql12代入力法典型方程,得 Xql13116EI4l82 刚架的弯矩图右图示 (2分) C
第 26 页
材料力学试题 一、填空题(每空2分,共10分) 1. 根据强度条件可以进行______ 以及确定许可载荷三个方面的强度计算。 2. 直径为D的实心圆轴,最大的许可扭矩为T,若将轴的横截面积增加一倍,则其最大许可扭矩为______。 3. 纯剪切状态属于______(单、双、三)向应力状态。 4. 构件受自由落体冲击时,静变形愈大,则动荷系数_______。 5. 一梁在集中力F作用下,其应变能为U,若将力F改为2F, 其他条件不变,则其应变能为 。 二、单项选择题:(每题3分,共15分) 1. 扭转切应力公式TI适用于( )杆件。 PA. 任意截面 B. 任意实心截面 C. 任意材料的圆截面 D. 线弹性材料的圆截面 2. 梁在某一段内作用有向下的均布力时,则在该段内弯矩图是一条( ) A. 上凸曲线 B. 下凸曲线 C. 带有拐点的曲线 D. 斜直线 第 27 页
3. 梁的截面为T字型,Z轴通过横截面的形心,弯矩图如图所示,则有( )。 A. 最大拉应力与最大压应力位于同一截面C B. 最大拉应力位于截面C,最大压应力位于截面D C. 最大拉应力位于截面D,最大压应力位于截面C D. 最大拉应力与最大压应力位于同一截面D 4. 等截面直梁在弯曲变形时,挠曲线的曲率最大发生在( )处。 A. 挠度最大 B. 转角最大 C. 剪力最大 D. 弯矩最大 5.在单元体的主平面上( )。 A. 正应力一定最大; B. 正应力一定为零; C. 切应力一定最小; D. 切应力一定为零。 得分 三、(13分)作图题 1.(4分)作图示杆的轴力图 2. (6分)作图示梁的剪力图与弯矩图 33KN/322m 2m 3. (3分)作图示杆的扭矩图 3KNm 4.2KNm 1.2KNm 第 28 页 第 29 页
四、(62分)计算题 1.(9分)图示结构AB为刚性杆, 杆1与杆2为长度相等的钢杆,E200GPa,两杆横截面面积均为A10cm2。已知F100kN, 试求杆1、杆2的轴力与应力。 1 A 112 1B 1F 2. (9分)一传动轴传递的外力偶矩为1.06KNm =40MPa, G=80GPa,轴的单位长度许可扭转角[θ]=1°/m,试确定该轴的直径。 第 30 页
3. (10分)下图所示矩形截面悬臂梁,已知l3m,b90mm,h180mm。若许用挠度f 1250l,120MPa,E200GPa,试求该梁的许可载荷q。 q h A l B b 4.(6分) 单元体各面上的应力如图所示,试求其主应力以及最大切应力。应力单位为MPa。 5 3第 31 页
5.(10分)如右图所示梁、柱混合结构,A、当重物W2.88kNC处均为铰接,B、从高度H60mm处自由下落到AB梁上时,试校核立柱BC的稳定性。已知梁的弹性模量E100GPa,截面惯性矩I1106m4,柱的弹性模量E72GPa,横截面面积A11104m2,截面惯性矩I16.25108m4,稳定安全因数为nw3。(简支Fl3梁中点挠度f) 48EI W A H D B 1m 1m C 1m 6. (10分)水平放置的钢制折杆如图所示,在B、D处各受竖直向下的集中力F10.5kN与F21kN作用。已知材料的许用应力160MPa,折杆的直径d40mm。试根据第三强度理论校核折杆的强度。 44C B F1 A D 4F2 第 32 页
7. (8分)刚架各部分的EI相等,试求在一对P力作用下,A、B两点之间的相对位移。(要计轴力) P l 45 P A B3. 梁的截面为T字型,Z轴通过横截面的形心,弯矩图如图所示,则有( )。 A. 最大拉应力与最大压应力位于同一截面C B. 最大拉应力位于截面C,最大压应力位于截面D C. 最大拉应力位于截面D,最大压应力位于截面C D. 最大拉应力与最大压应力位于同一截面D 4. 等截面直梁在弯曲变形时,挠曲线的曲率最大发生在( )处。 A. 挠度最大 B. 转角最大 C. 剪力最大 D. 弯矩最大 5.在单元体的主平面上( )。 A. 正应力一定最大; B. 正应力一定为零; C. 切应力一定最小; D. 切应力一定为零。 得分 三、(13分)作图题 1.(4分)作图示杆的轴力图 2. (6分)作图示梁的剪力图与弯矩图 33KN/32第 33 页 2m 2m 3. (3分)作图示杆的扭矩图 3KNm 4.2KNm 1.2KNm 第 34 页
四、(62分)计算题 1.(9分)图示结构AB为刚性杆, 杆1与杆2为长度相等的钢杆,E200GPa,两杆横截面面积均为A10cm2。已知F100kN, 试求杆1、杆2的轴力与应力。 1 A 112 1B 1F 2. (9分)一传动轴传递的外力偶矩为1.06KNm =40MPa, G=80GPa,轴的单位长度许可扭转角[θ]=1°/m,试确定该轴的直径。 3. (10分)下图所示矩形截面悬臂梁,已知l3m,b90mm,h180mm。若许用挠度f 1250l,120MPa,E200GPa,试求该梁的许可载荷q。 q h A l B b 第 35 页
4.(6分) 单元体各面上的应力如图所示,试求其主应力以及最大切应力。应力单位为MPa。 5 35.(10分)如右图所示梁、柱混合结构,A、B、C处均为铰接,当重物W2.88kN从高度H60mm处自由下落到AB梁上时,试校核立柱BC的稳定性。已知梁的弹性模量E100GPa,截面惯性矩I1106m4,柱的弹性模量E72GPa,横截面面积A11104m2,截面惯性矩I16.25108m4,稳定安全因数为nw3。(简支梁中Fl3点挠度f) 48EI W A H D B 1m 1m C 1m 第 36 页
7. (8分)刚架各部分的EI相等,试求在一对P力作用下,A、B两点之间的相对位移。(要计轴力) P l 45 P A B6. (10分)水平放置的钢制折杆如图所示,在B、D处各受竖直向下的集中力F10.5kN与F21kN作用。已知材料的许用应力160MPa,折杆的直径d40mm。试根据第三强度理论校核折杆的强度。 44C B F1 A D 4F2 第 37 页
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