昆明理工大学材料力学-概念答案.pdf
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材料力学练习册80学时昆明理工大学专业学号姓名日期评分第一章绪论第一章绪论一、是非判断题一、是非判断题1.1材料力学的研究方法与理论力学的研究方法完全相同。
()1.2内力只作用在杆件截面的形心处。
()1.3杆件某截面上的内力是该截面上应力的代数和。
()1.4确定截面内力的截面法,适用于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。
()1.5根据各向同性假设,可认为材料的弹性常数在各方向都相同。
()1.6根据均匀性假设,可认为构件的弹性常数在各点处都相同。
()1.7同一截面上正应力与切应力必相互垂直。
()1.8同一截面上各点的正应力必定大小相等,方向相同。
()1.9同一截面上各点的切应力必相互平行。
()1.10应变分为正应变和切应变。
()1.11应变为无量纲量。
()1.12若物体各部分均无变形,则物体内各点的应变均为零。
()1.13若物体内各点的应变均为零,则物体无位移。
()1.14平衡状态弹性体的任意部分的内力都与外力保持平衡。
()1.15题1.15图所示结构中,AD杆发生的变形为弯曲与压缩的组合变形。
()1.16题1.16图所示结构中,AB杆将发生弯曲与压缩的组合变形。
()1二、填空题填空题1.1材料力学主要研究受力后发生的,以及由此产生的。
1.2拉伸或压缩的受力特征是,变形特征FABCD题1.15图BDCF题1.16图A外力的合力作用线通过杆轴线杆件外力的合力作用线通过杆轴线杆件变形变形应力,应变应力,应变材料力学练习册80学时昆明理工大学专业学号姓名日期评分是。
1.3剪切的受力特征是,变形特征是。
1.4扭转的受力特征是,变形特征是。
1.5弯曲的受力特征是,变形特征是。
1.6组合受力与变形是指。
1.7构件的承载能力包括,和三个方面。
1.8所谓,是指材料或构件抵抗破坏的能力。
所谓,是指构件抵抗变形的能力。
所谓,是指材料或构件保持其原有平衡形式的能力。
1.9根据固体材料的性能作如下三个基本假设,。
沿杆轴线伸长或缩短沿杆轴线伸长或缩短受一对等值,反向,作用线距离很近的力的作用受一对等值,反向,作用线距离很近的力的作用沿剪切面发生相对错动外力偶作用面垂直杆轴线沿剪切面发生相对错动外力偶作用面垂直杆轴线任意二横截面发生绕杆轴线的相对转动任意二横截面发生绕杆轴线的相对转动外力作用线垂直杆轴线,外力偶作用面通过杆轴线外力作用线垂直杆轴线,外力偶作用面通过杆轴线梁轴线由直线变为曲线梁轴线由直线变为曲线包含两种或两种以上基本变形的组合包含两种或两种以上基本变形的组合强度强度刚度刚度稳定性强度稳定性强度刚度刚度稳定性连续性均匀性稳定性连续性均匀性1.10认为固体在其整个几何空间内无间隙地充满了组成该物体的物质,这样的假设称为。
根据这一假设构件的、和2就可以坐标的连函数来表示。
填题1.11图所示结构中,杆用续各向同性各向同性连续性假设应力连续性假设应力应变应变变形等变形等1.111发生变形,12F杆2发生变形,杆3发生变形。
1.12变形下图(a)、(b)、(c)分别为构件内某点出的单元体,处取后情况如虚线所示,则单元体(a)的切应变;单元体(b)的切应变;单元体(c)的切应变。
、选择题、选择题三三(a)(c)(b)3填题1.11图拉伸拉伸压缩压缩弯曲弯曲2-00材料力学练习册80学时昆明理工大学专业学号姓名日期评分31图所示直杆初始位置为ABC,作用力P后移至ABC,但右半段BCDE的形。
1.1选题1.状不发生变化。
试分析哪一种答案正确。
1、AB、BC两段都产生位移。
P2、AB、BC两段都产生变形正确答案是11。
2选题1.2图所示等截面直杆在两端作用有力偶,数值为M,力偶作用面与杆的对称面正确答案是CCBACBCED选题1.1图1.一致。
关于杆中点处截面AA在杆变形后的位置(对于左端,由AA表示;对于右端,由A”A”表示),有四种答案,试判断哪一种答案是正确的。
形后的位置(图中虚线所示),有CC1.3等截面直杆其支承和受力如图所示。
关于其轴线在变四种答案,根据弹性体的特点,试分析哪一种是合理的。
正确答案是。
选题1.2图选题1.3图材料力学练习册80学时昆明理工大学专业学号姓名日期评分4第二章第二章拉伸、压缩与剪切拉伸、压缩与剪切一、是非判断题一、是非判断题2.1因为轴力要按平衡条件求出,所以轴力的正负与坐标轴的指向一致。
()()同时增大。
p在杆件变形过程中,此三点的位移相等。
().11对于塑().12连接件产生的挤压应力与轴向压杆产生的压应力是不相同的。
()轴力的正负规定为2.2轴向拉压杆的任意截面上都只有均匀分布的正应力。
2.3强度条件是针对杆的危险截面而建立的。
()2.4.位移是变形的量度。
()2.5甲、乙两杆几何尺寸相同,轴向拉力相同,材料不同,则它们的应力和变形均相同。
()2.6空心圆杆受轴向拉伸时,在弹性范围内,其外径与壁厚的变形关系是外径增大且壁厚也()2.7已知低碳钢的200MPa,E=200GPa,现测得试件上的应变0.002,则其应力能用胡克定律计算为:
E=2001030.002=400MPa。
()2.9图示三种情况下的轴力图是不相同的。
()2.10图示杆件受轴向力FN的作用,C、D、E为杆件AB的三个等分点。
2性材料和脆性材料,在确定许用应力时,有相同的考虑。
2二、填空题填空题2.1。
2.2受轴向拉伸或压缩的直杆,其最大正应力位于横截面,计算公式为,最大切应力位于450截面,计算公式为。
2.3拉压杆最大工作应力最大工作应力强度条件中的不等号的物理意义是max不超过许用应力不超过许用应力,强钢FFFF木钢FFABCDFE拉力为正,压力为负拉力为正,压力为负maxmaxN)(AF=max)AFN2maxmax(2=材料力学练习册80学时昆明理工大学专业学号姓名日期评分度条件主要解决三个方面的问题是
(1)强度校核强度校核;2)(截面设计截面设计;(3)确定许可载荷确定许可载荷。
2.4轴向拉压胡克定理的表示形式有2种,其应用条件是maxmaxpp。
2.5由于安全系数是一个_大于大于1_数,因此许用应力总是比极限应力要_小小_。
2.6两拉杆中,A1=A2=A;E12E2;122;若12(横向应变),则二杆轴力FN1_=_FN2。
2.7低碳钢在拉伸过程中依次表现为弹性弹性、屈服屈服、强化强化、局部变形局部变形四个阶段,其特征点分别是p,e,s,b。
衡量材料的塑性性质的主要指标是2.8延伸率延伸率、断面收缩率断面收缩率。
2.9延伸率(L1L)/L100中L1指的是拉断后试件的标距长度拉断后试件的标距长度。
2.10塑性材料与脆性材料的判别标准是塑性材料:
塑性材料:
5%,脆性材料:
脆性材料:
t1,销钉的切应力2F/d2F/d22,销钉的最大挤压应力bs=F/dt1。
2.12螺栓受拉力F作用,尺寸如图。
若螺栓材料拉伸许为,按的用应力为,许用切应力拉伸与剪切等强度设计,螺栓杆直径d与螺栓头高度h的比值应取d/h=4/4/。
木榫接头尺寸如图示,受轴向拉力F作用。
接头的剪切面积A=2.13hbhb,切应力F/hbF/hb;挤压面积Abs=cbcb,挤压应力bs=F/cbF/cb。
2.14两矩形截面木杆通过钢连接器连接(如图示),在轴向力F作用下,木杆上下两侧的剪切5材料力学练习册80学时昆明理工大学专业学号姓名日期评分面积A=lb,切应力F/2lb;挤压面积Abs=bb,挤压应力bs=F/2bF/2b。
挤压应力与压杆中的压应力有何不同2.15挤压应力作用在构件的外表面,一般不是均匀分挤压应力作用在构件的外表面,一般不是均匀分布;压杆中的压应力作用在杆的横截面上且均匀分布布;压杆中的压应力作用在杆的横截面上且均匀分布。
图示两钢板钢号相同,通过铆钉连接,钉与板的钢号不同。
对铆接头的强度计算应2.16包括:
铆钉的剪切、挤压计算;钢板的挤压和拉伸强度计算铆钉的剪切、挤压计算;钢板的挤压和拉伸强度计算。
若将钉的排列由(a)改为(b),上述计算中发生改变的是。
对于钢板的拉伸强度计算钢板的拉伸强度计算(a)、(b)两种排列,铆接头能承受较大拉力的是(a)。
(建议画板的轴力图分析)62F4F43FFF)(+)(+三、选择题三、选择题种钢制拉(压)杆件的刚度,有以下四种措施:
化处理(如淬火等);C2.1为提高某(A)将杆件材料改为高强度合金钢;(B)将杆件的表面进行强(C)增大杆件的横截面面积;(D)将杆件横截面改为合理的形状。
正确答案是可应力2.2甲、乙两杆,几何尺寸相同,轴向拉力F相同,材料不同,它们的应力和变形有四种能:
(A)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。
正确答案是C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。
EsEa2.3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;(A)铝杆的应力和钢杆相同,变形材料力学练习册80学时昆明理工大学专业学号姓名日期评分正确答案是A2.4在弹性范围内尺寸相同的低碳钢和铸铁拉伸试件,在同样载荷作用下,低碳钢试件的弹1,铸铁的弹性变形为2,则1与2的关系是;性变形为(A)12;(B)1Eci见见P33,表,表2.27材料力学练习册80学时昆明理工大学专业学号姓名日期评分8第三章第三章扭转扭转一、是非判断题一、是非判断题3.1单元体上同时存在正应力和切应力时,切应力互等定理不成立。
()D、内径为d,其极惯性矩和扭转截面系数分别为3.2空心圆轴的外径为1616,3232WItp=3344dDdD()3.3材料不同而截面和扭转角都是相同的。
()3.1图是原来的1/8长度相同的二圆轴,在相同外力偶作用下,其扭矩图、切应力及相对3.4连接件承受剪切时产生的切应力与杆承受轴向拉伸时在斜截面上产生的切应力是相同的。
()二、填空题填空题示微元体,已知右侧截面上存在与z方向成角的切应力,试根据切应力互等定理画出另外五个面上的切应力。
zxyo3.2试绘出圆轴横截面和纵截面上的扭转切应力分布图。
填题3.2填题3.13.3保持扭矩不变,长度不变,圆轴的直径增大一倍,则最大切应力max倍,单位长度扭转角是原来的1/16倍。
3.4两根不同材料制成的圆轴均相同,所受扭矩也相同,两者的最大切应力直径和长度_相等相等_,单位长度扭转_不同不同__。
3.5公式PIT=的适用范围是等直圆等直圆;轴轴maxxp。
轴和空心轴,如果二者的材料、长度及横截面的面积相同,则它们的抗扭能3.6对于实心力空心轴大于实心轴空心轴大于实心轴;抗拉(压)能力相同相同。
3.7当轴传递的功率一定时,轴速愈小,则轴受到的外的转力偶距愈_大大_,当外力偶距一MeTmaxmax材料力学练习册80学时昆明理工大学专业学号姓名日期评分定时,传递的功率愈大,则轴的转速愈大大。
两根圆轴,一根为实心轴,直径为D1,另一根为空心3.8轴,内径为d2,外径为D2,98.02=d,若两轴承受的扭矩和最大切应力均相同,则2D2D1D。
置对调置对调3.9圆轴上装有四个皮带轮,合理安排应为D、等截面C轮位轮位。
.10图中T为横布图。
受扭后破坏现象呈现为:
图(b),3截面上的扭矩,试画出图示各截面上的切应力分3.11由低碳钢、木材和灰铸铁三种材料制成的扭转圆轴试件,扭角不大即沿45螺旋面断裂;图(c),发生非常大的扭角后沿横截面断开;图(d),表面出现纵向裂纹。
据此判断试件的材料为,图(b):
灰铸铁灰铸铁;图(c):
低碳钢低碳钢,图(d):
木材木材。
若将一支粉笔扭断,其断口形式应同图(b).三、选择题三、选择题1.0ABCD0.20.20.6(单位:
kNm)TTT8401.-=34材料力学练习册80学时昆明理工大学专业学号姓名日期评分10GIp,当m为何值时,自由端的扭转角为零。
(B)3.2轴受扭,已知材料、直L;4L,则单位扭转3.1图示圆轴,已知A.30Nm;C2aaBAm30B.20Nm;C.15Nm;D.10Nm。
三根圆径、扭矩均相同,而长度分别为L;2角必为D。
A.第一根最大;B.第三根最大;C.第二根为第一和第三之和的一半;D.相同。
3.3实力心圆轴和空心圆轴,它们的横截面面积均相同,受相同扭转作用,则其最大切应实空)()(ttWWQ是C。
B.实;D.无法比较。
周处的A.实空;maxmax外径之比为maxmax空心圆轴,实空;C.空maxmaxASGGQ材料力学练习册80学时昆明理工大学专业学号姓名日期评分11第四章第四章弯曲内力弯曲内力一、是非判断题一、是非判断题4.1杆件整体平衡时局部不一定平衡。
()()4.5简支梁及4.2不论梁上作用的载荷如何,其上的内力都按同一规律变化。
4.3任意横截面上的剪力在数值上等于其右侧梁段上所有荷载的代数和,向上的荷载在该截面产生正剪力,向下的荷载在该截面产生负剪力。
()4.4若梁在某一段内无载荷作用,则该段内的弯矩图必定是一直线段。
()其载荷如图所示,假想沿截面mm将梁截分为二,若取梁的左段为研究对象,则该截面上的剪力和弯矩与q、M无关;若取梁的右段为研究对象,则该截面上的剪力和弯矩与F无关。
()承受一可移动的载荷如图所示。
设F、l均为二、填空题二、填空题4.1外伸梁ABC已知,为减小梁的最大弯矩值则外伸段的合理长度a=l/5。
4.2图示三个的总载分布情况不同ax=F/2Fa=F(l-a)/4简支梁承受荷相同,但载荷的。
在这些梁中,最大剪力FQm;发生在三个三个梁的支座支座截面处;最大弯矩Fl/4Mmax=;发生在(a)梁的C截面处。
三、选择题三、选择题4.1梁受力如图,在B截面处D。
F题41图BCAq材料力学练习册80学时昆明理工大学专业学号姓名日期评分12有突变,M图连续光滑;4.2图之值为DA.Fs图B.Fs图有折角(或尖角),M图连续光滑;C.Fs图有折角,M图有尖角;D.Fs图有突变,M图有尖角。
示梁,剪力等于零截面位置的x。
4.3在况中,截面上弯矩M为正,A.5a/6;B.5a/6;C.6a/7;D.7a/6。
图示四种情剪力Fs为负的是(B)(B)。
.4在图示梁梁上最大弯矩Mmax与C截面上弯矩MC之间的关系是BB4中,集中力F作用在固定于截面B的倒L刚臂上。
xqaBaC3aqA题4.2图。
图中,如果使力F直接4.5在上题作用在梁的C截面上,则梁上maxM与maxsF为CC。
A前者不变,后者改变B两者都改变C前者改变,后者不变D两者都不变FsMFsMFsMFsM(A)(B)(C)(D)M=FDa=2aF/3Mmax=FD2a=4aF/32F/3F/3C材料力学练习册80学时昆明理工大学专业学号姓名日期评分13附录I平面图形的几何性质附录I平面图形的几何性质一、是非判断题一、是非判断题轴为对称轴。
()I.3若。
二、填空题二、填空题面对形心轴的静矩等于_0_I.1静矩等于零的I.2在正交坐标系中,设平面图形对y轴和z轴的惯性矩分别为Iy和Iz,则图形对坐标原点的极惯性矩为Ip=Iy2+Iz2。
()一对正交坐标轴中,其中有一轴为图形的对称轴,则图形对这对轴的惯性积一定为零()I.1任意横截_。
I.2在一组相互平行的轴中,图形对_形心形心_轴的惯性矩最小。
、选择题、选择题,C为形心,阴影面积对zC轴的静矩为(Sz)A,y三三I.1矩形截面其余部分面积对zC轴的静矩为(Sz)B,(Sz)A与(Sz)B之间的关系正确的是D。
A.(Sz)A(Sz)B;B.(Sz)A00且远远大于2,3;bt较小较小。
8.2将沸水倒入厚玻璃杯中,如果发生破坏,则必是先从外侧开裂,这是因为外侧有较大拉应力产生且外侧有较大拉应力产生且bt较小较小。
8.3弯扭组合构件第三强度理论的强度条件可表达为+=WTMr223该条件成立的条件是杆件截面为圆截面或圆环截面圆截面或圆环截面,且杆件材料应为塑性材料塑性材料。
8.4塑性材料制的圆截面折杆及其受力如图所示,杆的横截面面积为A,抗弯截面模量为W,则图(a)的危险点在A截面的上下边缘截面的上下边缘,对应的强度条件为;图(b)的危险点在AB段内任意截面的后边缘点段内任意截面的后边缘点,对应的强度条件为;试分别画出两图危险点的应力状态。
+ZWFaFl22)()(+ZWFaFl22750或:
)(.)(+WaFAF19材料力学练习册80学时昆明理工大学专业学号姓名日期评分20a471.77F(b)ABCl471.77F(a)ABCal上下材料力学练习册80学时昆明理工大学专业学号姓名日期评分第九章压杆稳定第九章压杆稳定一、是非判断题一、是非判断题9.1所有受力构件都存在失稳的可能性。
()9.2在临界载荷作用下,压杆既可以在直线状态保持平衡,也可以在微弯状态下保持平衡。
()9.3引起压杆失稳的主要原因是外界的干扰力。
()9.4所有两端受集中轴向力作用的压杆都可以采用欧拉公式计算其临界压力。
()9.5两根压杆,只要其材料和柔度都相同,则他们的临界力和临界应力也相同。
()9.6临界压力是压杆丧失稳定平衡时的最小压力值。
()9.7用同一材料制成的压杆,其柔度(长细比)愈大,就愈容易失稳。
()9.8只有在压杆横截面上的工作应力不超过材料比例极限的前提下,才能用欧拉公式计算其临界压力。
()9.9满足强度条件的压杆不一定满足稳定性条件;满足稳定性条件的压杆也不一定满足强度条件。
()有应力集中时有应力集中时9.10低碳钢经过冷作硬化能提高其屈服极限,因而用同样的方法也可以提高用低碳钢制成的细长压杆的临界压力。
()21二、填空题二、填空题9.1压杆的柔度综合地反映了压杆的长度(长度(l),约束(),约束(),横截面的形状和大小(),横截面的形状和大小(i)对临界应力的影响。
9.2柔度越大的压杆,其临界应力越小小,越容易容易失稳。
22)(lEIFcr=9.3影响细长压杆临界力大小的主要因素有E,I,l。
9.4如果以柔度的大小对压杆进行分类,则当11的杆称为大柔度杆,当2211的杆称为中柔度杆,当22的杆称为短粗杆。
9.5大柔度杆的临界应力用欧拉欧拉22Ecr=公式计算,中柔度杆的临界应力用材料力学练习册80学时昆明理工大学专业学号姓名日期评分)(bscr=22经验经验公式计算,短粗杆的临界应力用强度强度公式计算。
9.6两端为球铰支承的压杆,其横截面形状分别如图所示,试画出压杆失稳时横截面绕其转动的轴。
9.7两根细长压杆的材料、长度、横截面面积、杆端约束均相同,一杆的截面形状为正方正方(矩)形,另一杆的为圆形,则先丧失稳定的是圆圆截面的杆。
三、选择题三、选择题9.1图示a,b,c,d四桁架的几何尺寸、圆杆的横截面直径、材料、加力点及加力方向均相同。
关于四行架所能承受的最大外力FPmax有如下四种结论,则正确答案是A。
(A))()()()(maxmaxmaxmaxdFbFcFaFPPPP=(B))()()()(maxmaxmaxmaxdFbFcFaFPPPP=(C))()()()(maxmaxmaxmaxcFbFdFaFPPPP=(D))()()()(maxmaxmaxmaxdFcFbFaFPPPP=Imin的轴的轴A0PFPF0000000PFPFPFPFPFPFPFPFPFPFPFPFPFPF材料力学练习册80学时昆明理工大学专业学号姓名日期评分(A)(a)(b),cr(a)=cr(b);(B)(a)=(b),cr(a)cr(b)(C)(a)(b),cr(a)cr(b);(D)(a)倍?
当H增大一倍时,梁内的最大动应力增大倍?
当L增大一倍时,梁内的最大动应力增大倍?
当b增大一倍时,梁内的最大动应力增大倍?
HHHKKL/2L/2(a)L/2L/2K(b)L/2L/2(c)stH+2112112122121lHEPbbPlPlHEbWPlEIPlHHKstststdd32343223343=maxmaxmaxQ材料力学练习册80学时昆明理工大学专业学号姓名日期评分25PHlhb1)P增大一倍时:
3)l增大一倍时:
maxmaxdd22=maxmaxdd2=2)H增大一倍时:
4)b增大一倍时:
maxmaxdd2=maxmaxdd21=材料力学练习册80学时昆明理工大学专业学号姓名日期评分第十一章第十一章交变应力交变应力一、是非判断题一、是非判断题11.1构件在交变应力下的疲劳破坏与静应力下的失效本质是相同的。
()11.2通常将材料的持久极限与条件疲劳极限统称为材料的疲劳极限。
()11.3材料的疲劳极限与强度极限相同。
()11.4材料的疲劳极限与构件的疲劳极限相同。
()一、填空题11.1表示交变应力情况的有5个量值:
m(平均应力),a(应力幅),r(循环特征),及max和min,其中只有22个是独立的。
11.2某构件内一点处的交变应力随时间变化的曲线如图所示,则该交变应力的循环特征是-0.5,最大应力是100MPa,最小应力是-50MPa,平均应力是25MPa。
(MPa)100t(s)0-5011.3疲劳破坏的三个阶段:
裂纹的产生裂纹的产生,裂纹扩展裂纹扩展,脆性断裂脆性断裂。
11.4疲劳破坏的主要特征有1)破坏时1)破坏时maxmaxss(bb);2)破坏前经过一定的应力循环次数);2)破坏前经过一定的应力循环次数;3)破坏为脆性断裂3)破坏为脆性断裂;4)断口有光滑区和粗糙区4)断口有光滑区和粗糙区。
11.5提高构件疲劳强度的主要措施:
减缓构件的应力集中减缓构件的应力集中,降低构件表面粗糙度降低构件表面粗糙度;增加构件表层强度增加构件表层强度。
11.6有效应力集中系数不仅与构件的形状、尺寸有关,而且与材料的强度极限材料的强度极限bb有关。
11.7三根材料相同的试件,分别在循环特征r=1,r=1,r=0.5的交变应力下进行疲劳试验,则:
(1)r=11的持久极限最大;
(2)r=-1-1的持久极限最小。
11.8如零件的规定安全系数为n,疲劳工作安全系数为n,则用安全系数表示的疲劳强度条件为nn。
26材料力学练习册80学时昆明理工大学专业学号姓名日期评分11.9螺栓受轴向的最大拉力Pmax=6kN,最小拉力Pmin=5kN作用;螺栓直径d=12mm,则其交变应力的
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