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类型材料力学试题及答案)(DOC).doc

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  • 上传时间:2020-01-22
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    材料力学试题及答案)(DOC).doc
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    1、第 1 页 共 37 页20102011 材料力学试题及答案 A一、单选题(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、内力和应力的关系是( )A、内力大于应力 B、内力等于应力的代数和 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

    2、、建立平面弯曲正应力公式 ,需要考虑的关系有( ) 。zIMyA、平衡关系,物理关系,变形几何关系; B、变形几何关系,物理关系,静力关系;C、变形几何关系,平衡关系,静力关系; D、平衡关系, 物理关系,静力关系;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; C 31、20、10; D 31、10、20 。第 2 页 共 37 页7、一点的应力状态如下图所示,则其主应力 1、 2

    3、、 3分别为( ) 。A 30MPa、100 MPa、50 MPaB 50 MPa、 30MPa、-50MPaC 50 MPa、 0、-50Mpa、D -50 MPa、30MPa、50MPa8、对于突加载的情形,系统的动荷系数为( ) 。A、2 B、3 C、4 D、59、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,要求结构满足三个条件。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、 图必须是直线。 D、 和 至少有一个是直线。MM

    4、二、按要求作图(共 12 分)1、做梁的剪力、弯矩图(10 分)第 3 页 共 37 页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 mm,材料为 Q235 钢,许用应35D力为 MPa, (共 15 分)18020EGPa(1)求许可载荷 。 (6 分) F(2) 计算当 时,B 点竖向位移(6 分)50FKN(3) 若 D 处(双剪切)铆钉许用切应力 ,试设计铆钉直径 。 (3 分)MPa10d四、 (13 分)在受集中力偶矩 Me 作用的矩形截面简支梁中,测得中性层 上 k 点处沿

    5、 45o方向的线应变为 ,已知材料o45的 E, 和梁的横截面及长度尺寸 b,h,a,l.试求集中力偶矩Me。ATO第 4 页 共 37 页五、 (14 分)如图所示结构,杆 AB横截面面积 5.21cm2,抗弯截面模量102zWcm3,材料的许用应力 180MPa。圆截面杆 CD,其直径 20dmm,材料的弹性模量 EGpa, ,25sMPapMPa, , ,如果压杆10,不为细长杆时采用直线拟合。 A、 C、 D三处均为球铰约束,若已知: .lm,5.02lm, 2FkN,稳定安全系数81stn,校核此结构是否安全。第 5 页 共 37 页六、 (12 分)重为 Q的物体从高度 h处自由落

    6、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 3lIk,试求 C点冲击挠度。第 6 页 共 37 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。 qaCBAa第 7 页 共 37 页20102011 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、内力和应力的关系是( )A、内力大于应力 B、内力等于应力的代数和 C、内力是矢量,应力是标量

    7、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 ,弹性模量为 。现将直径为 2mm 的钢丝20sMPa20EGPa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

    8、、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; C 31、20、10; D 31、10、20 。第 8 页 共 37 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 MPaB 50 MPa、 30MPa、-50MPaC 50 MPa、 0、-50Mpa、D -50 MPa、30MPa、50MPa8、对于突加载的情形,系统的动荷系数为( ) 。A、2 B、3 C、4 D、59、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

    9、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、 图必须是直线。 D、 和 至少有一个是直线。MM二、按要求做图(10 分)q=F/a F22 112Fa a a 3m1m(e) B1m20kN/m30kNCD(1)做轴力图 (2) 做剪力、弯矩图第 9 页 共 37 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 ,MPa160。试求 BC 需由多少根钢丝组成。 (10 分)mKNq/30四、 (14 分)已知圆轴直径

    10、 ,在其上边缘 点处测得纵向线应变 ,在水m20dA61040平直径平面的外侧 点处,测得 ,已知材料的弹性模量 ,泊松比B645103 GPa2E, 。若不计弯曲切应力的影响,试求作用在轴上的载荷 和 的大小。25.0ma FeMA B C4m3mFdaeAB 45 第 10 页 共 37 页五、 (16 分)如图所示结构,杆 AB横截面面积 5.21cm2,抗弯截面模量102zWcm3,材料的许用应力 180MPa。圆截面杆 CD,其直径 20dmm,材料的弹性模量 EGpa, , pMPa, , ,如果压杆不为细长25sMPa120,5杆时采用直线拟合。 、 C、 D三处均为球铰约束,若

    11、已知: .lm, .2lm,25FkN,稳定安全系数 .stn,试校核此结构是否安全。第 11 页 共 37 页20102011 材料力学 A 卷参考答案一、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、剪力、弯矩图 2、切应力分布2 分三、解:(1) 对 AB 进行受力分析(1 分)(2 分)0:1(02)0AMNF第 12 页 共 37 页解得 3NFCD 杆轴向拉伸与压缩,由强度条件有(2 分)18054MPaPaA解得 (1 分) 357.FNK(2)画出变形图如下:( 2 分)

    12、根据胡克定律,有(2 分)396250101.8254CDNLmEA根据变形图得到 (2 分)3.6Dm.B(3)铆钉是双剪切 (1 分)由剪切名义应力计算公式得到( 1 分)2150104SFMPaAd解得 (1 分)3m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 01123451EE(7 分) 根据应力弯曲剪应 力公式:.5.SeFMbhl (3 分) 代入广义胡克定理, 得到第 13 页 共 37 页(3 分)45231elbhEM五、解: (1) 计算 杆的临界压力 (7 分)CD54dim, 所以 杆为大柔度杆30.1li1CD用欧拉公式计算临界压应力

    13、和临界压力, 2crE 622923.4013.4015crEPA KN (2). (5 分) AB 杆平衡 有 : 得 M1sinCFlTCAB 杆拉弯组合变形,弯矩图和轴力图下图所示AB 杆最大拉应力33maxax 64125025106.28.NZMFMPaWA3校核压杆稳定性足够 (1 分)512.01.8crstPnT梁强度足够 (1 分)max63.0MPa六、解:弹簧引起的静位移为(3 分)139QlKEI梁的静位移为:(6 分)动荷系数 (2 分)325181dsthQlEIhK_ +1258253312253st lllQllI第 14 页 共 37 页C点的动挠度 (1 分

    14、)3358195dstQllEIhKEI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 (1 分) 10PX1242 538PqqlaaEI EI (各 3 分)31 4()I EI将 和 代入力法典型方程,得 (2 分) 1P152Xqa刚架的弯矩图右图示 (2 分)20102011 材料力学 B 卷参考答案第 15 页 共 37 页一、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. (9 分)剪力图 4 分,弯矩图 5 分

    15、三、解:(1).取 AC 为研究对象,受力分析下图所示: ()0AMF34025T解得 (6 分)1KN(2)设需要 n 根钢丝由钢丝的强度条件 A(4 分)32266441019(3.Tnd根 )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(8 分)01123451EE根据扭转应力公式: 316eMdF+2FNFQ(KN)10 20 20M(KNm)1010ABC4m3mXFYT第 16 页 共 37 页代入广义胡克定理,得到(3 分)94.2eMN又由应变公式,得到 60/401EFA得到(5 分)3.4FN五、解: (1) 计算 杆的临界压力 (8 分)CD

    16、54dim, 所以 杆为大柔度杆30.1li1CD用欧拉公式计算临界压应力和临界压力, 2crE 622923.4013.4015crEPA KN (2). (6 分) AB 杆平衡 有 : 得 M1sinCFlTCAB 杆拉弯组合变形,弯矩图和轴力图下图所示AB 杆最大拉应力33maxax 64125025106.28.NZMFMPaWA3校核压杆稳定性足够 (1 分)512.01.8crstPnT梁强度足够 (1 分)max63.0MPa六、解:弹簧引起的静位移为(3 分)139QlKEI_ +125825第 17 页 共 37 页梁的静位移为:(8 分)动荷系数 (2 分)325181d

    17、sthQlEIhKC点的动挠度 3351895dstQllEIhKEI(1 分)七、解:以 C 处的约束为多余约束,原结 构的基本体系为基本体系 (2 分)由力法典型方程 ( 2 分)10PX(各 4 分)3124()3lllEIEI1 42136P qllEIEI将 和 代入力法典型方程,得1P41368PqlIlX刚架的弯矩图右图示 (2 分)331212539st lllQllIA BC 1Xq1Xll A BC2ql第 18 页 共 37 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

    18、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 适用于( )杆件。PTIA. 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 19

    19、页 共 37 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. 最大拉应力和最大压应力位于同一截面 CB. 最大拉应力位于截面 C,最大压应力位于截面 DC. 最大拉应力位于截面 D,最大压应力位于截面 CD. 最大拉应力和最大压应力位于同一截面 D4. 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。三、 (13 分)作图题1.(4 分)作图示杆的轴力图 2. (6

    20、 分)作图示梁的剪力图和弯矩图3. (3 分)作图示杆的扭矩图得分2F3F3F 4.2KNm 1.2KN3KN/m2m 2m第 20 页 共 37 页四、 (62 分)计算题1 (9 分)图示结构 为刚性杆, 杆 1 和杆 2 为长度相等的钢杆, ,两杆横截面AB 20EGPa面积均为 。已知 , 试求杆 1、杆 2 的轴力和应力。210cm0FkN2. (9 分)一传动轴传递的外力偶矩为 1.06 =40MPa, G=80GPa,轴的单位长度许KNm可扭转角=1/m,试确定该轴的直径。1 m1 1 m11 2A BF第 21 页 共 37 页3. (10 分)下图所示矩形截面悬臂梁,已知 ,

    21、 , 。若许用挠度3lm90b180hm, , ,试求该梁的许可载荷 。1250fl20MPa20EGaq4.(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。q bhlAB5030第 22 页 共 37 页5 (10 分)如右图所示梁、柱混合结构, 、 、 处均为铰接,当重物 从高度ABC2.8WkN处自由下落到 梁上时,试校核立柱 的稳定性。已知梁的弹性模量60HmAB,截面惯性矩 ,柱的弹性模量 ,横截面面积1EGPa6410Im72EGPa,截面惯性矩 ,稳定安全因数为 。(简支梁中点挠度42A8.253wn)38FlfEI6. (10 分)水平放

    22、置的钢制折杆如图所示,在 B、D 处各受竖直向下的集中力 和10.5FkN作用。已知材料的许用应力 ,折杆的直径 。试根据第三强度21FkN160MPa40dm理论校核折杆的强度。1m11mHDABCW400400 400A BCD 1F2F第 23 页 共 37 页7. (8 分)刚架各部分的 相等,试求在一对 力作用下, 、 两点之间的相对位移。 (要EIPAB计轴力) PPl45A BA第 24 页 共 37 页材料力学-模拟试题一、单项选择题1. 截面上的全应力的方向( )A、平行于截面 B、垂直于截面 C、可以与截面任意夹角 D、与截面无关2. 脆性材料的延伸率( )A、小于 5%

    23、B、小于等于 5% C、大于 5% D、大于等于 5%3. 如图所示简支梁,已知 C 点转角为 。在其它条件不变的情况下,若将荷载 F 减小一半,则 C 点的转角为( )A、0.125 B、0.5 C、 D、24.危险截面是()所在的截面。A、最大面积 B、最小面积 C、最大应力 D、最大内力5. 图示单元体应力状态,沿 x 方向的线应变 x 可表示为( )A、 B、Ey)(1yxC、 D、)(xyG6. 描述构件上一截面变形前后的夹角叫( )A、线位移 B、转角 C、线应变 D、角应变7. 塑性材料的名义屈服应力使用( )A、 S表示 B、 b表示 C、 p表示 D、 0.2表示8.拉(压)

    24、杆应力公式 的应用条件是()AFNA、应力在比例极限内B、应力在屈服极限内C、外力合力作用线必须沿着杆的轴线D、杆件必须为矩形截面杆9.下列截面中,弯曲中心与其形心重合者是()A、Z 字形型钢 B、槽钢 C、T 字形型钢 D、等边角钢10. 如图所示简支梁,已知 C 点转角为 。在其它条件不变的情况下,若将杆长增加一倍,则 C点的转角为( )A、2 B、4 FCyxFC第 25 页 共 37 页C、8 D、16 二、填空题1. 用主应力表示的第四强度理论的相当应力是 。2. 已知自由落体冲击问题的动荷系数 Kd,对应静载荷问题的最大位移为 jmax,则冲击问题的最大位移可以表示为 。3. 图示

    25、木榫联接。横截面为正方形,边长为 a,联接处长度为 2t。则木榫联接处受剪切面的名义切应力等于 。4. 主平面上的切应力等于 。5. 功的互等定理的表达式为 。6.自由落体冲击问题的动荷系数为 ,其中 h 表示jdK21。7. 交变应力循环特征值 r 等于 。8.变截面梁的主要优点是_。等强度梁的条件是_。9.一受拉弯组合变形的圆截面钢轴,若用第三强度理论设计的直径为 ,用第四强度理论设计的3d直径为 ,则 _ 。4d34d10.若材料服从胡克定律,且物体的变形满足小变形,则该物体的变形能与载荷之间呈现_关系。三、计算题1.水轮机主轴输出功率 P = 37500 kW,转速 n = 150 r

    26、min ,叶轮和主轴共重 W = 300 kN,轴向推力 F = 5000 kN,主轴内外径分别为 d =350 mm,D = 750 mm, = 100 MPa,按第四强度理论校核主轴的强度。 (12 分)FF2tt aFWTT第 26 页 共 37 页2.图示托架,F = 20 kN,CD 杆为刚杆,AB 为圆管,外径 D = 50 mm,内径 d = 40 mm,材料为Q235 钢,弹性模量 E = 200 GPa, a=304MPa,b=1.118MPa, p=105, S=61.4,AB 杆的规定稳定安全因数 nst = 2。试校核此托架是否安全。 (10 分)3.图示桁架各杆抗拉压

    27、刚度 EA 相等,试求各杆的内力。 (8 分)4.图示皮带轮传动轴尺寸及受力已知, = 80 MPa,按第四强度理论选择轴的直径 d。(12 分)5.图示外径 D = 100 mm,内径 d = 80 mm 的钢管在室温下进行安装,安装后钢管两端固定,此时钢管两端不受力。已知钢管材料的线膨胀系数 =12.510-6 K-1,弹性模量 E = 210 GPa, s= 306 MPa, p= 200 MPa,a = 460 MPa,b = 2.57 MPa。试求温度升高多少度时钢管将失稳。 (10 分)FADBC1.5m 0.5m30 lDC BAF10kNA500B C400 400 200D4

    28、kN 10kN 4kNxyzd第 27 页 共 37 页6.求图示简支梁的剪力图和弯矩图,并求出最大剪力和最大弯矩。 (8 分) 。7.直径 的圆轴受力如下图所示。已知 E=200GPa。今测得轴向应变md20,横向应变 。OC 方向应变 。计算轴向外力613a 6109b 6105cP 及扭转力偶矩 M。 (10 分)答案:一、DABCB BACAB二、1. )13()2()1(2 222. )(2maxdjK3. 2F4. 0MP 45.0cba7 md DCA Ba aFFa/2xxy第 28 页 共 37 页5. 211F6. 自由落体的高度7. 或maxininax8. 加工方便,结

    29、构优化,合理分配载荷; )(xMW9. 等于10. 非线性三1. 扭矩 Pa39.21507945nP轴向 MAF.15)(/3W2MPax.15axy920yxy主应力: 212 )(xyxPa4.51MPa53.03第四强度理论为 =15.35MPanst 安全。803574ABcrstn3. x 0siniBAFkNEIcr 3571)(640.314.3422 第 29 页 共 37 页0yF0cossCBAF因为各杆抗拉压刚度 EA 相等, A所以 0cos2CBAFA=FB= FC=0sin24.KNFCy5.17804 KNFCz78041DyA3CzBAz轴受到的扭矩图和弯矩图

    30、如下:T:My:A C DMz:B 段到 D 段的扭矩为 mKNT.512.0)4(C 处 KNFCyy.18.0B 处 MBz6.54.B、C 面可能为危险面: m.97872BAAB C D6RD第 30 页 共 37 页mKNMC.14C 为危险截面 MPadTWr 805.17043275.0224 d.15. 温升时, 使轴受压力 。这时轴向载荷作用下的静不定问题。NF变形协调条件:12tltEAl12由此解出轴所受的轴向载荷为EAttFN212175.021PE 9.52bas03.)(41624dDAIi03.li1) 则ml12临界载荷 EAtFANscr 2KEts57.162) 则ml12临界载荷 EAtFAbaFNcr 2)(KEt57.1623) 则ml51临界载荷 EAtFlINcr 22)(

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