工程力学综合复习资料全有答案样本.doc
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1、资料内容仅供您学习参考,如有不当之处,请联系改正或者删除。工程力学综合复习资料 ( 部分题无答案) 目录 第一章 基本概念与受力图-13题第二章 汇交力系与力偶系-6 题第三章 平面一般力系-11题第四章 材料力学绪论- 9 题第五章 轴向拉伸与压缩-12题第六章 剪切-7 题第七章 扭转- 8 题第八章 弯曲内力- 8 题第九章 弯曲强度-17题第十章 弯曲变形- 8题第十一章 应力状态与强度理论- 9题第十二章 组合变形-10题第十三章 压杆稳定-9题第一章 基本概念与受力图( 13题) ( 1-1) AB梁与BC梁, 在B处用光滑铰链连接, A端为固定端约束, C为可动铰链支座约束, 试
2、分别画出两个梁的分离体受力图。qmABC解答: (1) 确定研究对象: 题中要求分别画出两个梁的分离体受力图, 顾名思义, 我们选取AB梁与BC梁作为研究对象。(2) 取隔离体: 首先我们需要将AB梁与BC梁在光滑铰链B处进行拆分, 分别分析AB与BC梁的受力。(3) 画约束反力: 对于AB梁, A点为固端约束, 分别受水平方向、 竖直方向以及固端弯矩的作用, B点为光滑铰链, 受水平方向、 竖直方向作用力, 如下图a所示。对于BC梁, B点受力与AB梁的B端受力互为作用力与反作用力, 即大小相等, 方向相反, C点为可动铰链支座约束, 约束反力方向沿接触面公法线, 指向被约束物体内部, 如下
3、图所示。qBXBYBRCCYAXAYBmMA答: XBPOAB( 1-2) 画圆柱的受力图( 光滑面接触) 解答: (1) 确定研究对象: 选取圆柱整体作为研究对象。(2) 画约束反力: 根据光滑接触面的约束反力必经过接触点, 方向沿接触面公法线, 指向被约束物体内部作出A、 B点的约束反力, 如下图所示。PNAOABNB答: ( 1-3) 已知: 连续梁由AB梁和BC梁, 经过铰链B连接而成, 作用有力偶m, 分布力q 。试画出: AB梁和BC梁的分离体受力图。BAmqaaaaCCBmqABMA答: ( 1-4) 已知: 梁AB 与BC, 在B处用铰链连接, A端为固定端, C端为可动铰链支
4、座。 试画: 梁的分离体受力图。45oBAqPC答: ( 1-5 ) 结构如图所示, 受力P 。DE为二力杆, B为固定铰链支座, A为可动铰链支座, C为中间铰链连接。试分别画出ADC杆和BEC杆的受力图。XAYAFDEDCAPFCBCPBEYBFCAFEDXBDECBAP ( 1-6) 已知刚架ABC, 承受集中载荷P和分布力q ,刚架尺寸如图所示, A为固定端约束, 试画出刚架受力图。PqLaBC答: ( 1-7) 平面任意力系作用下, 固定端约束可能有哪几个反力? 平面任意力系作用下, 固定端约束可能包括: X、 Y方向的约束反力和作用在固定端的约束力偶距。( 1-8 ) 作用力与反作
5、用力中的两个力和二力平衡原理中的两个力有何异同? 两种情况共同点: 两力等值、 反向、 共线。不同点: 前者, 作用于不同物体。后者, 两力作用于同一物体。( 1-9 ) 理想约束有哪几种? 理想约束主要包括: 柔索约束、 光滑接触面约束、 光滑圆柱铰链约束、 辊轴铰链约束、 光滑球形铰链约束、 轴承约束等。( 1-10) 什么是二力构件? 其上的力有何特点? 二力构件指两点受力, 不计自重, 处于平衡状态的构件。特点: 大小相等, 方向相反且满足二力平衡条件。( 1-11 ) 什么是约束? 若一物体的位移受到周围物体的限制, 则将周围物体称为该物体的约束。约束施加于被约束物体的力称为约束力,
6、 有时也称为约束反力或反力。( 1- 12 ) 光滑接触面约束的反力有何特点? 光滑接触面约束的约束力方向沿接触面的公法线且指向物体, 接触点就是约束力的作用点。( 1-13) 什么是二力平衡原理? 作用在刚体上的两个力平衡的必要与充分条件是: 两个力大小相等, 方向相反, 并沿同一直线作用。第二章 简单力系( 6题) ( 2-1) 下图所示结构中, AB 和BC杆为二力杆, 已知集中载荷P为铅垂方向。试求AB杆和BC的拉力。 PABC300600解答: 首先选取节点B为研究对象, 其受力图如下图所示, 此力系为平面汇交力系, 集中载荷P为已知, 方向沿铅垂方向, 其余两个力与未知, 假设与均
7、为拉力, 方向沿二力杆远离节点B, 作直角坐标系Bxy, 平衡方程为: BPXYYY解得: NAB=0.866P ( 拉力) , NBC=0.5P( 拉力) 60o30o30o60oF3F2F1CBA( 2-2) 已知: AB与AC杆不计自重, A、 B、 C处为铰链连接, F1=400 kN , F2=300 kN , F3=700 kN 。试求: AB与AC杆所受力。解: 作下图所示坐标系, 假设AB与AC杆所受力均为拉力, 根据三角形角度关系, 分别列出X、 Y方向的平衡方程为: 联立上面两个方程, 解得: NAB=-581.5 kN (负号代表压力)NAC=-169.1 kN ( 负号
8、代表压力) ( 2-3) 平面汇交力系的平衡条件是什么? 平面汇交力系的平衡条件: 力系的合力等于零, 或力系的矢量和等于零, 即: ( 2-4) 求下图所示的P力对A点之矩( ) ? PA解答: 求力对A点之矩时, 我们首先将P力分解为与A点相平行以及垂直的方向的两个力, 根据力对点之矩的定义, P力与A点相平行的分解力经过A点, 故不产生力矩, 只有P力与A点相垂直的分解力产生力矩, 即: ( ) P sinL( 2-5) 什么是合力投影定理? 合力在某轴的投影等于各分力在同一坐标轴投影的代数和。( 2-6) 试说明下图中两个力四边形在本质上有何不同? ( b) F3F4( a) F2F3
9、F4 答: ( a) 图表示四个力组成平衡力系。( b) 图中, F4是其它三个力的合力。第三章 平面一般力系( 11题) ( 3-1) 已知: 右端外伸梁ABC, 受力P、 Q和q 。A为固定铰链支座, B为可动铰链支座。qaABCLQP试求: A和B处的约束反力。解答: 以右端外伸梁ABC为研究对象, 画受力图, 如下图所示。其中A为固定铰链支座, 故RA的方向未定, 将其分解为XA、 YA; B为可动铰链支座, RB的方向垂直于支撑面, P、 Q和q为主动力, 列出平衡方程: AQLCaq AABB 最后解得: (负号说明XA方向向左) aABC2 aF=2qaMe= qa2P= qaq
10、( 3-2) 已知: 右端外伸梁ABC, 受力P、 F 、 Me 、 q。A为固定铰链支座, B为可动铰链支座。试求: A和B处的约束反力。 C解答: 以右端外伸梁ABC为研究对象, 画受力图, 如下图所示。其中A为固定铰链支座, 故RA的方向未定, 将其分解为XA、 YA; B为可动铰链支座, RB的方向垂直于支撑面, P、 F 、 Me 、 q为主动力, 列出平衡方程: P= qaA2aaq Me= qa2CF=2qaAABB 最后解得: (负号说明XA方向向左) YA=qa(向上) RB=2qa(向上)( 3-3) 已知: 简支梁AB,中点C 处有集中力P, AC段有均匀分布力q, DB
11、段有线性分布力, 其最大值为q 。求: A、 B两处的约束反力。( 先画出受力图) q2 aaaADCBPq( 3-4) 一端外伸梁如图所示, 已知,3。试求梁的约束反力。CAB3aa 提示: 必须先画出梁的受力图, 明确写出平衡方程。解答: 以外伸梁ABC为研究对象, 画受力图, 如下图所示。其中A为固定铰链支座, 故RA的方向未定, 将其分解为XA、 YA; B为可动铰链支座, RB的方向垂直于支撑面, q为主动力, 列出平衡方程: qA3aa CAABB 最后解得: YA=( 4/3) qa ,RB=(8/3)qaM=4qa2ABCaa( 3-5) 求梁的约束反力。( 3-6) 已知:
12、桥梁桁架如图所示, 节点载荷为P=1200 kN、 Q =400 kN。尺寸a =4 m , b =3 m 。试求: 、 、 杆的轴力。( 提示: 先求支座反力, 再用截面法求三根杆的轴力) BCADPQbaaa解答: 以整体为研究对象, 画受力图, 如下图所示。其中A为固定铰链支座, 故RA的方向未定, 将其分解为XA、 YA; B为可动铰链支座, RB的方向垂直于支撑面, Q、 P为主动力, 列出平衡方程: 解得: XA=-Q=-400 kN ( 负号说明XA方向向左) YA =( Pa-Qb) /3a = 300kN(向上) RB=(2Pa+Qb)/3a=900kN(向上)EbQAaaa
13、ABDCABP然后利用截面法进行解题, 作-截面如图所示, 分别有、 、 杆的轴力为N1、 N2、 N3, 假设方向均为拉力, 列平衡方程为: 首先以左半部分为研究对象, 对E点取矩有: (拉力)对D取矩有: (负号代表压力)对A取矩有: (拉力) ( 3-7 )已知:梁ABC与梁CD , 在C处用中间铰连接, 承受集中力P 、 分布力q、 集中力偶 m , 其中P =5 kN , q =2.5 kNm , m =5 kNm 。试求A 、 B 、 C处的支座反力。2m2m1mD1m1 mABCFEPqm1m( 3-8) 梁及拉杆结构如图所示, 已知,3。CRBDABD3RA求固定铰链支座A及拉
14、杆BD的约束反力 及。答: RA=( 4/3) qa ,RBD=(8/3)qa( 3-9) 已知: 连续梁由AB梁和BC梁, 经过铰链B连接而成. m =10 kNm, q=2 kN/m , a=1 m . 求: A、 B、 C处的约束力BAmqaaaaC( 3-10) Mo(F)=0 ”是什么意思? 平面力系中各力对任意点力矩的代数和等于零。( 3-11) 什么是平面一般力系? 各力的作用线分布在同一平面内的任意力系。第四章 材料力学绪论( 9题) ( 4-1) 材料的基本假设有哪几个? ( 4-2) 杆件有哪几种基本变形? 对每种基本变形, 试举出一个工程或生活中的实际例子。( 4-3)
15、材料力学的主要研究对象是什么构件? ( 4-4) 什么是弹性变形?什么是塑性变形? ( 4-5) 什么是微元体? 它代表什么? ( 4-6) 什么是内力? 有几种内力素? 各内力素的常见符号? ( 4-7) 什么是应力? 有几种应力分量? 各应力分量的常见符号? 应力的常见单位? ( 4-8) 什么是应变? 有几种应变分量? 各应变分量的常见符号? 为什么说应变是无量纲的量? ( 4-9) 什么是强度失效? 刚度失效? 稳定性失效? ( 4-1) 在材料力学中, 对于变形固体, 一般有以下几个基本假设: ( 1) 材料的连续性假设, 认为在变形固体的整个体积内, 毫无空隙地充满着物质。( 2)
16、 材料的均匀性假设, 认为在变形固体的整个体积内, 各点处材料的机械性质完全一致。( 3) 材料的各向同性假设, 认为固体在各个方向上的机械性质完全形同。( 4) 构件的小变形条件( 4-2) 、 杆件的基本变形包括: 拉伸或压缩, 剪切, 扭转, 弯曲, 具体工程实例大家能够进行思考。( 4-3) 、 材料力学主要研究变形固体, 即变形体。( 4-4) 、 固体受力后发生变形, 卸除荷载后能够消失的变形, 称为弹性变形。当荷载超过一定限度时, 卸除荷载后, 仅有部分变形消失掉, 部分变形不能消失而残留下来, 这种变形称为塑性变形或残余变形。( 4-5) 、 在构件内围绕某点, 用三对互相垂直
17、的截面, 假想地截出一个无限小的正六面体, 以这样的正六面体代表所研究的点, 并称为微小单元体。( 4-6) 、 无论构件是否受载, 构件内部所有质点间总存在有相互作用的力。这种力称为内力。有六种内力素, 常见符号为: 。( 4-7) 、 在微小面积上分布内力的平均集度称为此微小面积上的平均应力。分为正应力( 用表示) 与剪应力( 用表示) , 常见单位: ( 4-8) 、 单位长度应力变化量称为应变, 分为线应变( 用表示) 与角应变或剪应变( 用表示) , 它们都是度量受力构件内一点变形程度的基本量。( 4-9) 、 强度失效: 构件所受荷载大于本身抵抗破坏的能力; 刚度失效: 构件的变形
18、, 超出了正常工作所允许的限度; 稳定性失效: 构件丧失原有直线形式平衡的稳定性。第五章 轴向拉伸与压缩( 12题) ( 5-1) 弹性模量E的物理意义? 弹性模量E表征材料对弹性变形的抵抗能力, 是材料机械性能的重要指标。( 5-2) EA是什么? 物理意义? EA称为拉、 压杆截面的抗拉刚度。( 5-3) 脆性材料和塑性料如何区分? 它们的破坏应力是什么? ( 5-4) 轴向拉伸与压缩杆件的胡克定律公式如何写? 说明什么问题? ,表述了弹性范围内杆件轴力与纵向变形间的线性关系, 此式表明, 当N、 l和A一定时, E愈大, 杆件变形量愈小。( 5-5) p、 e 、 S、 b-代表什么?
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