材料力学习题册答案复习进程.doc
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1、材料力学习题册答案精品文档练习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)应力是内力分布集度。(是 )(5)材料力学主要研究构件弹性范围内的小变形问题。(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,材料内部各点的力学性质是相同的。 (是)(9)根据连续性假设,杆件截
2、面上的内力是连续分布的,分布内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内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
3、的应力,应变和位移就可以用坐标的 连续 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,可用于构件内部的任何部位。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,
4、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 s 与切应力 t 必相互垂直。2)同一截面上各点的正应力 s 必定大小相等,方向相同。3)同一截面上各点的切应力 t 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)材料力学中的内力是指(D ) (A)构件内部的力;(B)构件内部各质点
5、间固有的相互作用力;(C)构件内部一部分与另一部分之间的相互作用力;(D)因外力作用,而引起构件内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)杆件某截面上的内力是该截面上应力的代数和; (B)应力是内力的集度;(C)杆件某截面上的应力是该截面上内力的平均值; (D)内力必大于应力。(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,则必定物体内各点均无位移;(D)若物体产生变形,则必定物体内各点均有位移。(8)关于确定截面内力的截面法的适用范围,有下列说法正确的是( D )(
6、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,求杆内最大轴力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:;。2-3、试作图示各受力杆的轴力图。解:2-4、已知,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,考虑杆件自重,试作杆件的轴力图。(取m/s2)2-6、图(a)所示直杆受轴向力作用,已知轴力图如图(b)所
7、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)构件内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,如图示。杆CD受集中力F作用(不计自重),杆受自重作用,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
8、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,问给定横截面m-m上正应力的四个答案中正确的是( D )(A) (压应力); (B) (压应力);(C) (压应力); (D) (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斜截面上的正应力的四种结果,正确的是( A )(A) ,; (B) ,;(C) ,; (D) ,。(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
9、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,试问下列结论中正确的是( D )。(A) ,(B) ,(C) ,(D) ,(4)边长分别为和的两正方形截面杆,其两端作用着相同的轴向载荷,两杆横截面上正应力比为( C )。(A)12; (B)21; (C)14; (D)413-3、图示轴向拉压杆的横截面面积,载荷,纵向分布载荷的集度,。试求截面1-1的正应力和杆中的最大正应力。解:杆的轴力如图,则截面1-1的正应力最大正应力3-4、图示中段开槽的杆件,两端受轴向载荷F作用,已知:,截面尺寸,。试计算截面1-1和截面2-2上的正应力。解:截面1-1上的正应力截
10、面2-2上的正应力3-6、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sa=120MPa,切应力ta=40MPa,试求F力的大小和斜截面的角度a。解:由拉压时斜截面a上的应力计算公式,则,轴向拉力练习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); (B)(C); (D)(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
11、,弹性模量E=200GPa。杆件的总变形量是( C ) (A) (B) (C)(D)由上面解题过程知AB段的缩短变形Dl2= -0.25mm,BC段的伸长变形Dl1= 0.3mm,则C截面相对B截面的位移是(B) A); (B)(C); (D)C截面的位移是(C )(A); (B)(C); (D)(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l1 l2。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Dl1
12、和Dl2,并设Dl1Dl2,则B节点的铅垂位移是( C) (A);(B)用平行四边形法则求得后,(图b);(C)如图(c)所示,作出对应垂线的交点后,(D)(5)阶梯状变截面直杆受轴向压力F作用,其应变能Ve 应为( A )(A); (B);(C); (D)。(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); (B); (C); (D)。4-2、如图示,钢质圆杆的直径,弹性模量。试求杆内最大应变和杆的总伸长。解:杆的轴力如图练习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
13、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) (B)和; (C) D)。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45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45方向。4、对于没有明显屈服阶段的塑性材料,通常以表示屈服极限。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;(
14、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) (B) (C) (D)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)和; (B)和; (C)和; (D)、和。8、伸长率公式中的l1是( D )(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
15、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 弹性 阶段;阶段 屈服 阶段;阶段 强化 阶段;阶段 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,试样在线弹性范围内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
16、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 长度 断裂后颈缩处直径长度 拉断时载荷试求材料的强度极限= 573MPa ,伸长率= 16.6% 和断面收缩率= 61.6% 。5、一钢试样, ,比例极限直径在标距长度上测得伸长量试求该试件沿轴线方向的线应变= 0.510-3 ,所受拉力= 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,杆的横截面面积为,杆长,加轴向拉力,测得伸长。卸载后杆的弹性变形=,残余变形=。7、低碳钢和铸铁试件在拉伸和压缩破坏时的情形如图所示。其中图(a)为 低碳钢拉伸 ,图(b)为 铸铁拉伸 ,图(c)
17、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a、b、c所示。其中强度最高的是 a ,弹性模量最大的是 b ,塑性最好的是 c 。9、低碳钢受拉伸时,当正应力小于 比例极限sP 时,材料在线弹性范围内工作;正应力达到 屈服极限ss ,意味着材料发生破坏。铸铁拉伸时,正应力达到 强度极限sb ,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d1d2。对该杆进行强度校核时,应取( A )进行计算。(A)AB、BC段;(B)AB、BC、CD段;(C)AB、CD段;(D)BC、CD段。(2)
18、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s=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= sA1+sA2=112kN; (B)P= 3sA1/2=96 kN; (C)P= 3sA2=144kN;(D)P= 96+144=240 kN。6-2、图示受力结构中,AB为直径的圆截面钢杆,从杆AB的强度考虑,此结构的许用载荷。若杆AB的强度安全因数,试求此材料的屈服极限。解:分析节点B受力由平衡条件得,屈服极限 6-3、图示结构中,AB为圆截面杆
19、。已知其材料的许用应力为,铅垂载荷,试选择杆AB的直径。解:刚杆CD受力如图,A,杆AB的直径 ,d6-4、在图示结构中,钢索BC由一组直径的钢丝组成。若钢丝的许用应力,梁AC自重,小车承载,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。,钢索所需根数 n6-5、设圆截面钢杆受轴向拉力,弹性模量。若要求杆内的应力不得超过,应变不得超过,试求圆杆的最小直径。解:应力应满足 可得应变应满足 可得所以6-6、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,许用拉应力,许用压应力,弹性模量,长度尺寸和所受载荷如图
20、所示,其中载荷,载荷。试:(1)校核木立柱AB的强度;(2)求木立柱截面A的铅垂位移。解:(1)点C所受力木立柱AB中各段的应力为,安全,安全(2)木立柱截面A的铅垂位移为练习7 拉压超静定7-1 选择题(1)结构由于温度变化,则( B )(A) 静定结构中将引起应力,超静定结构中也将引起应力;(B) 静定结构中将引起变形,超静定结构中将引起应力和变形;(C) 无论静定结构或超静定结构,都将引起应力和变形;(D) 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
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