力学第二版习题答案(高等教育出版社)05
第五章基本知识小结
⒈力矩
力对点的力矩 F r o
?=τ
力对轴的力矩 ⊥⊥?=F r k z ?τ
⒉角动量
质点对点的角动量 p r L o
?= 质点对轴的角动量 ⊥
⊥?=p r k L z
?
⒊角动量定理适用于惯性系、质点、质点系
⑴质点或质点系对某点的角动量对时间的变化率等于作用于质点或质点系的外力对该点的力矩之和
∑=dt L d 0 外τ
⑵质点或质点系对某轴的角动量对时间的变化率等于作用于质
点或质点系的外力对该轴的力矩之和
∑=dt dL z
z τ
⒋角动量守恒定律适用于惯性系、质点、质点系
⑴若作用于质点或质点系的外力对某点的力矩之和始终为零，则质点或质点系对该点的角动量保持不变
⑵若作用于质点或质点系的外力对某轴的力矩之和始终为零，
则质点或质点系对该轴的角动量保持不变
⒌对质心参考系可直接应用角动量定理及其守恒定律，而不必考虑惯性力矩。
5.1.1 我国发射的第一颗人造地球卫星近地点高度d 近=439km,远地点高度d 远=2384km,地球半径R 地=6370km,求卫星在近地点和远地点的速度之比。
解：卫星在绕地球转动过程中，只受地球引力（有心力）的作用，力心即为地心，引力对地心的力矩为零，所以卫星对地心的角动量守恒
m 月v 近（d 近+R 地）=m 月v 远（d 远+R 地） v 近/v 远=（d 远+R 地）/（d 近+R 地）
=（2384+6370）/（439+6370）≈1.29
5.1.2 一个质量为m 的质点沿着j t b i t a r ?sin ?cos ωω+=
的空
间曲线运动，其中a 、b 及ω皆为常数。求此质点所受的对原点的力
矩。
解：
)?sin ?cos (?sin ?cos /?cos ?sin /222222=?-=?=-==-=+-=--==+-==r r m F r r m a m F r j t b i t a j
t b i t a dt v d a j t b i t a dt r d v ωτωωωωωωωωωωωωω
5.1.3 一个具有单位质量的质点在力场
j t i t t F ?)612(?)43(2-+-=
中运动，其中t 是时间。该质点在t=0
时位于原点，且速度为零。求t=2时该质点所受的对原点的力矩。
解：据质点动量定理的微分形式，)1()(===m v d v m d dt F
dt j t i t t v d ]?)612(?)43[(2-+-=∴
k
k k k i
j k j i j j i i j i j i F r j
i j i F j
i j
i r j t t i t t r dt
t t j dt t t i r d dt j t t i t t dt v r d j t t i t t v dt
t j dt t t i v d r t t
t t v
?40)?(44?18)2(???,???,0????)
?18?4()?4?()2()2()2(?18?4?)6212(?)2423()2(?4??)2322(?)22()2(?)32(?)()(?6)2(?]?)(6?)2[(?)(6?)2()612(?)43(?4342342333
244
1233324410002232232230
2
-=-?+?-=∴-=?=?=?=?+?+-=?=+=-?+?-?=+-=?-?+?-?=-+-=-+-=-+-==-+-=-+-=??????
ττ
5.1.4地球质量为
6.0×1024kg ，地球与太阳相距149×106km ，视地球为质点，它绕太阳做圆周运动，求地球对于圆轨道中心的角动量。
解：60
6024365)10149(2100.62
924
2
??????===πωr m mvr L
s kgm /1065.21060
602436514920.6240422
?=??????=π
5.1.5根据5.1.2题所给的条件，求该质点对原点的角动量。 解：v r m p r L
?=?=
k
m ab k t ab k t ab m j t b i t a j t b i t a m ?)?sin ?cos ()
?cos ?sin ()?sin ?cos (22ωωωωωωωωωωω=+=+-?+=
5.1.6根据5.1.3题所给的条件，求质点在t=2时对原点的角动量。
解：)2()2()2()2()2(v r m p r L
?=?=
k
j j i ?16?12)?4?(134-=?+-?=
5.1.7 水平光滑桌面中间有一光滑小孔，轻绳一端伸入孔中，另一端系一质量为10g 小球，沿半径 为40cm 的圆周作匀速圆周运动，这 时从孔下拉绳的力为10-3N 。如果继续
向下拉绳，而使小球沿半径为10cm
的圆周作匀速圆周运动，这时小球的 速率是多少？拉力所做的功是多少？
解：设小球的质量为m=10×10-3kg,原来的运动半径为R 1=40cm,运动速率为v 1;后来的运动半径为R 2=10cm,运动速率为v 2.
先求小球原来的速率v 1：据牛顿第二定律，F=mv 12/R 1，所以，
s m m F R v /2.010/104.0/2311=?==--
由于各力对过小孔的竖直轴的力矩为零，所以小球对该轴的角
i ?
j
?k
?
动量守恒，m v 1R 1=m v 2R 2，v 2=v 1R 1/R 2=0.2×0.4/0.1=0.8m/s
在由R 1→R 2的过程中，只有拉力F 做功，据动能定理，有
J
v v v v m v v m m v
m v A F 3
22
1
121221
2
12
2212
1212
221103)2.08.0)(2.08.0(10))(()(--?=-+?=-+=-=-=
5.1.8 一个质量为m 的质点在o-xy 平面内运动，其位置矢量为
j t b i t a r ?sin ?cos ωω+= ，其中a 、b 和ω是正常数，试以运动学
和动力学观点证明该质点对于坐标原点角动量守恒。
证明：
r
j t b i t a dt v d a j
t b i t a dt r d v 222?sin ?cos /?cos ?sin /ωωωωωωωωω-=--==+-== ⑴运动学观点：
k
mab k t mab k t mab L k i
j j i j j i i j t b i t a m j t b i t a v m r L ??sin ?cos ?)?(???,0????)
?cos ?sin ()?sin ?cos (22ωωωωωωωωωωω=+=∴=-?=?=?=?+-?+=?=
显然与时间t 无关，是个守恒量。
⑵动力学观点：
∵0)(22=?-=-?=?=?=r r m r m r a m r F r
ωωτ,∴该质点角动量守恒。
5.1.9 质量为200g 的小球
B 以弹性绳在光滑水平面上与固 定点A 相连。弹性绳的劲度系数 为8 N/m ，其自由伸展长度为
600mm.最初小球的位置及速度v 0如图所示。当小球的速率变为v 时，
它与A 点的距离最大，且等于800mm ，求此时的速率v 及初速率v 0.
解：设小球B 的质量m=0.2kg,原来与固定点A 的距离r 0=0.4m,当速率为v 时，与A 点距离r =0.8m,弹性绳自由伸展的长度为d =0.6m.
小球B 的速率由v 0→v 的过程中，作用在小球B 上的力对过A 点轴的力矩之和始终为零，因而小球对A 点的角动量守恒，有
r 0mv 0sin30o= rmv (最大距离时，)v r
⊥ （1）
另外,在此过程中,只有保守内力（绳的弹力）做功,因而能量守恒，
)2()(221
2212
02
1mv
d r k mv +-=
为求解方便，将⑴⑵化简，并代入已知数据可得：
)'2(6.1)'
1(42
2
00v v v v +==
解此方程组，求得：v 0 ≈1.3 m/s v ≈0.33 m/s
5.1.10 一条不可伸长的细绳穿过铅直放置的、管口光滑的细管，一端系一质量为0.5g 的小球，小球沿水平圆周运动。最初l 1=2m,θ1=30o，后来继续向下拉绳使小球以θ2=60o沿水平圆周运动。求小球最初的速度v 1，最后的速度v 2以及绳对小球做的总功。
解：隔离小球，受力情况如图示， 应用牛顿第二定律，有： )
3(sin cos /)2/()1()2(cos )
1(sin /sin sin cos sin 22θθθθθθ
θ
θ
gl v mg F l mv F gl v =∴=
==得
mg
当θ=θ1时s m gl v /38.23/48.9sin cos /2
11111=?=
=θθ
当θ=θ2时,)4(32222
3cos sin 2
2222
222g
v gl l gl v =
∴==
θθ
由于作用质点上的力对管轴的力矩始终等于零,∴角动量守恒： 1sin sin 22221112
21
1sin sin v v l mv l mv l l θθθθ=
∴=，将（4）式和三角函数
值代入，可求得：s m v v gl /43.338.228.93
2
33
3
23211=???=
=
将v 2代入（4）中，可求得l 2=0.8m ，根据质点动能定理：
J
l l m g v v m E E A p k F 0806.0)8.02(105.0)38.243.3(105.0)
cos cos ()(212
3
32232
122112
12221=?-??+-???=-+-=?+?=--θθ
5.2.2 理想滑轮悬挂两质量为m 的砝码盘。用轻线拴住轻弹簧
两端使它处于压缩状态，将此弹簧竖直放在一砝码盘上，弹簧上端放一质量为m 的砝码。另一砝码盘上也放置质量为m 的砝码，使两盘静止。燃断轻线，轻弹簧达到自由伸展状态即与砝码脱离。求砝码升起的高度，已知弹簧劲度系数为k ，被压缩的长度为l
.
解：设滑轮半径为R ，弹簧释放后， 弹簧上边的砝码获得的速度为v ，方向
向上，左边砝码盘获得的速度为v '，方 向向下，显然右边砝码盘及砝码获得的 速度大小也是v ',但方向向上（如图示）。 v ’
把左盘、左盘上的砝码和右盘及盘 m 中砝码视为一个质点系，作为研究对象。 v '
在弹簧释放过程中，作用于质点系的外力对滑轮轴的力矩之和始终为零，故质点系对滑轮轴的角动量守恒，规定垂直纸面向外的角动量为正，则有：- mvR+mv ’R+2mv ’R = 0，即 v = 3 v ' (1)
另外，在此过程中，只有弹簧的弹力和重力做功，因而质点系能量守恒，忽略重力势能的微小变化，则有：
221
2212
02
1')3(v m mv kl +=，即 )2('32
022kl mv mv =+
左盘中的砝码脱离弹簧获得速度v 后做竖直上抛运动,达到最大
高度h 时速度为零,据能量守恒,)3(2/22
21g v h mgh
mv =∴=
由⑴⑵可求得v 2=3kl 02/4m ，代入⑶中得：h = 3 k l 02/8mg
5.2.3 两个滑冰运动员的质量各为70kg ，以
6.5m/s 的速率沿相反方向滑行，滑行路线间的垂直距离为10m ，当彼此交错时，各抓住10m 绳索的一端，然后相对旋转。⑴在抓住绳索一端之前，各自对绳索中心的角动量是多少？抓住之后是多少？⑵它们各自收拢绳索，到绳长为5m 时，各自的速率如何？⑶绳长为5m 时，绳内张力多大？⑷二人在收拢绳索时，各自做了多少功〉⑸总动能如何变化？
解：设每个运动员的质量为m=70kg ，收 绳前相对绳中心o 的距离为d = d 1= 5m ，速率
为v=v 1=6.5m/s ；当把绳收拢为d = d 2= 2.5m 时, 速率v=v 2. ⑴对绳中心o 点的角动量各为 L=mv 1d 1=70×6.5×5=2275kgm 2/s （抓住绳索前后角动量相同）
⑵把两个运动员视为一个质点系,在收绳过程中，质点系对o 轴的角动量守恒,有2m v 1d 1 = 2m v 2 d 2∴v 2 = v 1d 1/d 2 = 6.5×5/2.5 =13 m/s
⑶把某一运动员视为质点，作为研究对象，由牛顿第二定律，绳中张力F = m v 22/d 2 = 70×132 /2.5 = 4732 N
⑷由质点动能定理，每人所做的功均为：
J
v v v v m mv
mv A 4436)5.613)(5.613(70))((2
1
12121
2
112
21=+-?=+-=-=
⑸总动能增大了ΔE k = 2×4436 = 8872 J
高等教育出版社_金尚年_马永利编著的理论力学课后习题答案
高等教育出版社，金尚年，马永利编著的理论力学课后习题答案 第一章 1.2 f X = a(θ — sinθ) (y = — a(l — cos θ) 分方程，并证明该质点在平衡位置附近作振动时，振动周期与振幅无关 解: 设S 为质点沿摆线运动时的路程，取 =0时，S=O H (X = a(θ — Sille) ,Iy = —a(l — cos θ) /- ds = J(dx)2+(dy)2 = J((Ie - cos θ - dθ)2+(sinθdθ)2 = 2asin- dθ S=I ] = 4 a (1—门〕一) 写出约束在铅直平面内的光滑摆线 上运动的质点的微
S = 2acosθ-θ + 2asiιι-θ = a cos - θ2 + 2a Sin-θ 2 2 2 2 2 设:为质点所在摆线位置处切线方向与 X 轴的夹角，取逆时针为正，L 二弔即切线斜率 dy COS θ -1 tan φ = — = —— dx sιnθ 受力分析得: InS = —mg sin φ = mg cos y Ω .. Ω . - Ω 则1 ' : . 一，此即为质点的运动微分方程。 2 2 t5 2 S =鲁(S — 4a) Λ (S - 4a) + ~(β — 4a) = 0 1.3 证明：设一质量为m 的小球做任一角度Λ的单摆运动 运动微分方程为m(L ?2L )=F , mr J - mg Sin 给 式两边同时乘以LdV-gsind^ 对上式两边关于T 积分得 1L 2 =gcos*c 2 利用初始条件V - J 0时V - 0故c = -g COS 710 由 可解得 日=-* JC o S - c o So 上式可化为-\：丰?Jcos 日-CoS 日0 日=Z dt ?s - 4a —周期性变化的函数，周期T = 2π 该质点在平衡位置附近作振动时，振动周期与振幅无关，为
机械原理课后答案-高等教育出版社
机械原理作业 第一章结构分析作业 1.2 解： F = 3n－2P L－P H = 3×3－2×4－1= 0 该机构不能运动，修改方案如下图： 1.2 解： （a）F = 3n－2P L－P H = 3×4－2×5－1= 1 A点为复合铰链。（b）F = 3n－2P L－P H = 3×5－2×6－2= 1 B、E两点为局部自由度, F、C两点各有一处为虚约束。
（c）F = 3n－2P L－P H = 3×5－2×7－0= 1 FIJKLM为虚约束。1.3 解： F = 3n－2P L－P H = 3×7－2×10－0= 1 1）以构件2为原动件，则结构由8－7、6－5、4－3三个Ⅱ级杆组组成，故机构为Ⅱ级机构(图a)。 2）以构件4为原动件，则结构由8－7、6－5、2－3三个Ⅱ级杆组组成，故机构为Ⅱ级机构(图b)。 3）以构件8为原动件，则结构由2－3－4－5一个Ⅲ级杆组和6－7一个Ⅱ级杆组组成，故机构为Ⅲ级机构(图c)。 (a) (b) (c)
第二章 运动分析作业 2.1 解：机构的瞬心如图所示。 2.2 解：取mm mm l /5=μ作机构位置图如下图所示。 1.求D 点的速度V D 13P D V V =
而 25241314==P P AE V V E D ，所以 s mm V V E D /14425241502524=?== 2. 求ω1 s r a d l V AE E /25.11201501===ω 3. 求ω2 因 98382412141212==P P P P ωω ，所以s rad /46.0983825.1983812=?==ωω 4. 求C 点的速度V C s mm C P V l C /2.10154446.0242=??=??=μω 2.3 解：取mm mm l /1=μ作机构位置图如下图a 所示。 1. 求B 2点的速度V B2 V B2 =ω1×L AB =10×30= 300 mm/s 2.求B 3点的速度V B3 V B3 ＝ V B2 ＋ V B3B2 大小 ？ ω1×L AB ？ 方向 ⊥BC ⊥AB ∥BC 取mm s mm v /10=μ作速度多边形如下图b 所示，由图量得： mm pb 223= ，所以 s mm pb V v B /270102733=?=?=μ 由图a 量得：BC=123 mm , 则 mm BC l l BC 1231123=?=?=μ 3. 求D 点和E 点的速度V D 、V E 利用速度影像在速度多边形，过p 点作⊥CE ，过b 3点作⊥BE ，得到e 点；过e 点作⊥pb 3，得到d 点 , 由图量得： mm pd 15=，mm pe 17=， 所以 s mm pd V v D /1501015=?=?=μ ， s mm pe V v E /1701017=?=?=μ；
工程力学(静力学和材料力学)第2版课后习题答案_范钦珊主编_第2章_力系的简化[2]
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习题2－2图 第2章 力系的简化 2－1 由作用线处于同一平面内的两个力F 和2F 所组成平行力系如图所示。二力作用线之间的距离为d 。试问：这一力系向哪一点简化，所得结果只有合力，而没有合力偶；确定这一合力的大小和方向；说明这一合力矢量属于哪一类矢量。 解：由习题2－1解图，假设力系向C 点简化所得结果只有合力，而没有合力偶，于是，有 ∑=0)(F C M ，02)(=?++?x F x d F ， d x =∴，F F F F =?=∴2R ， 方向如图示。合力矢量属于滑动矢量。 2－2 已知一平面力系对A (3，0)，B (0，4)和C (－4.5，2)三点的主矩分别为：M A 、M B 和M C 。若已知：M A ＝20 kN·m 、M B ＝0和M C ＝－10kN·m ，求：这一力系最后简化所得合力的大小、方向和作用线。 解：由已知M B = 0知合力F R 过B 点； 由M A = 20kN ·m ，M C = -10kN ·m 知F R 位于A 、C 间，且 CD AG 2=（习题2－2解图） 在图中设 OF = d ， 则 θcot 4=d CD AG d 2)sin 3(==+θ （1） θθsin )2 5.4(sin d CE CD ?== （2） 即 θθsin )2 5.4(2sin )3(d d ? =+ d d ?=+93 3=d 习题2－1图 习题2－1解图 R
∴ F 点的坐标为（-3, 0） 合力方向如图所示，作用线过B 、F 点； 3 4tan = θ 8.45 4 6sin 6=× ==θAG 8.4R R ×=×=F AG F M A kN 6 258.420R == F 即 )kN 310,25(R =F 作用线方程：43 4 += x y 讨论：本题由于已知数值的特殊性，实际G 点与E 点重合。 2－3三个小拖船拖着一条大船，如图所示。每根拖缆的拉力为5kN 。试求：(1)作用于大船上的合力的大小和方向。(2)当A 船与大船轴线x 的夹角θ为何值时，合力沿大船轴线方向。 解：（1）由题意知 kN 5T T T ===C B A F F F 。 由习题2－3解图，作用于大船上的合力在x 、y 轴上的投影的大小分别为： kN 19.1)45sin 10sin (sin40kN 5kN 12.3)cos45cos10(cos40kN 5R R =??==++?=D D D D D D y x F F 所以，作用于大船上的合力大小为： kN 4.2119.112.3222R 2R R =+=+=y x F F F 合力与x 轴的夹角为： D 53.53 .1219 .1arctan arctan R R ===x y F F α （2）当要使合力沿大船轴线方向，即合力R F 沿轴线x ，则0R =y F 0)45sin 10sin (sin kN 5R =??=D D θy F 88.0sin =θ， T T A F B F C T F y R F 习题2－3解图 习题2－3图
断裂力学习题
断裂力学习题 一、问答题 1、什么是裂纹？ 2、试述线弹性断裂力学的平面问题的解题思路。 3、断裂力学的任务是什么？ 4、试述可用于处理线弹性条件下裂纹体的断裂力学问题两种方法： 5、试述I型裂纹双向拉伸问题中的边界条件，如何根据该边界条件确定一复变函数，并由此构成应力函数，最后写出问题的解。b5E2RGbCAP 6、什么是应力场强度因子K1？什么是材料的断裂韧度K1C？对比单向拉伸条件下的应力及断裂强度极限b，，说明K1与K1C的区别与联系？p1EanqFDPw 7、在什么条件下应力强度因子K的计算可以用叠加原理 8、试说明为什么裂纹顶端的塑性区尺寸平面应变状态比平面应力状态小？ 9、试说明应力松驰对裂纹顶端塑性区尺寸有何影响。 10、K准则可以解决哪些问题？ 11、何谓应力强度因子断裂准则？线弹性断裂力学的断裂准则与材料力学的强度条件有何不同？ 12、确定K的常用方法有哪些？ 13、什么叫裂纹扩展能量释放率？什么叫裂纹扩展阻力？ 14、从裂纹扩展过程中的能量变化关系说明裂纹处于不稳定平衡的条件是什么？ 15、什么是格里菲斯裂纹？试述格氏理论。
16、奥罗万是如何对格里菲斯理论进行修正的？ 17、裂纹对材料强度有何影响？ 18、裂纹按其力学特征可分为哪几类？试分别述其受力特征 19、什么叫塑性功率？ 20什么是G准则？ 21、线弹性断裂力学的适用范围。 22、“小范围屈服”指的是什么情况？线弹性断裂力学的理论公式能否应用？如何应用？ 23、什么是Airry应力函数？什么是韦斯特加德 材料力学 高等教育出版社 孙训方 [习题2-2]一打入基地内的木桩如图所示，杆轴单位长度的摩擦力f=kx**2，试做木桩的后力图。 解：由题意可得： 33 233 110 ,,3/()3/(/)l l N fdx F kl F k F l F x Fx l dx F x l =====? ?1 有3 [习题2-3] 石砌桥墩的墩身高m l 10=，其横截面面尺寸如图所示。荷载kN F 1000=，材料的密度3/35.2m kg =ρ，试求墩身底部横截面上的压应力。 解 ： 墩 身 底 面 的 轴 力 为 ： g Al F G F N ρ--=+-=)( 2-3 图 )(942.31048.935.210)114.323(10002kN -=????+?--= 墩身底面积：)(14.9)114.323(22m A =?+?= 因为墩为轴向压缩构件，所以其底面上的正应力均匀分布。 MPa kPa m kN A N 34.071.33914.9942.31042 -≈-=-== σ [习题2-7] 图示圆锥形杆受轴向拉力作用，试求杆的伸长。 2-7图 解：取长度为dx 截离体（微元体）。则微元体的伸长量为： ) ()(x EA Fdx l d = ? ，??==?l l x A dx E F dx x EA F l 00 ) ()( l x r r r r =--121，22112 112d x l d d r x l r r r +-=+?-=， 2 2 11 222)(u d x l d d x A ?=??? ??+-=ππ， dx l d d du d x l d d d 2)22( 1 2112-==+- du d d l dx 1 22-= ，)()(22)(221212u du d d l du u d d l x A dx -?-=?-=ππ 因此， )()(2)()(2 02100 u du d d E Fl x A dx E F dx x EA F l l l l ??? --===?π l l d x l d d d d E Fl u d d E Fl 0 112 21021221)(21)(2?? ???? ??????+--=??? ???-=ππ ???? ? ? ??? ???-+ --=21221)(2111 221d d l l d d d d E Fl π ??? ???--= 12 2122)(2d d d d E Fl π214d Ed Fl π= 部分习题解答第二章 点处的约束和C上作用有主动力偶M。试求A2-3 在图示结构中，二曲杆重不计，曲杆AB 力。解：F B 受力如图所(BC为二力杆 B 点处受BAB在示)，故曲杆两点到约束力的方向沿BC受到主曲杆AB连线的方向。BA点和动力偶 M的作用，θ点处的约束力必须构成一个θF C 保持平力偶才能使曲杆AB由力AB受力如图所示，衡。F A 偶系作用下刚体的平衡方程有（设力偶逆时针为正）： 0??0?M045M)?F?10a?sin(??A M354.F?0A a1M??tan354F?0.F?F?杆有：。对其中：BC ABC3a两点约束力的方向如图所示。，CA ＝上力偶的力偶矩BCM2-4四连杆机构在图示位置平衡，已知OA=60cm,BC=40cm,作用在2F。各杆重量不计。。试求作用在OA上力偶的力偶矩大小M和AB所受的力1N·m1AB F A F B FF B F A C F O C O 解：由力偶系作用下刚体的平衡条件，A,B出的约束力方向即可确定。机构中AB杆为二力杆，点杆有：点O,C处的约束力方向也可确定，各杆的受力如图所示。对BC0? 0?MBC?sin30??F0M?2B F?F AB杆有：对AB OA对杆有：? 0?OF?M?A0M?A1 C2-1 N5F?F?F?m?NM?3求解以上三式可得：，方向如图所示。，CABO1 FF,F,a,b，方向如图F的力2-6等边三角形板ABC,边长为a，今沿其边作用大小均为312所示。试分别求其最简简化结果。 y y F R F M R F A R x x d F M d R A 解：2-6a 坐标如图所示，各力可表示为: 3131F?Fi?FjF??Fi?FjiFF?，，1322222先将力系向A点简化得（红色的）： 3j3F?FFi??MFak，A R2 F?M，可进一步简化为一个不过A点的力方 向如左图所示。由于(绿色的)，主矢不变，AR3a?d，位置如左图所示。其作用线距A点的距离42-6b 同理如右图所示，可将该力系简化为一个不过A点的力（绿色的），主矢为： F??2Fi R3ad?点的距离A，位置如右图所示。其作用线距4简化中心的选取不同，是否影响最后的简化结果？ 一、 简答题（80分） 1. 断裂力学中，按裂纹受力情况，裂纹可以分为几种类型？请画出这些类型裂纹的受力示意图。（15分） 2 请分别针对完全脆性材料和有一定塑性的材料，简述裂纹扩展的能量平衡理论？（15分） 3. 请简述应力强度因子的含义，并简述线弹性断裂力学中裂纹尖端应力场的特点？（15） 4. 简述脆性断裂的K 准则及其含义？（15） 5. 请简述疲劳破坏过程的四个阶段？（10） 6. 求出平面应变状态下裂纹尖端塑性区边界曲线方程，并解释为什么裂纹尖端塑性区尺寸在平面应变状态比平面应力状态小？（5分） 7. 对于两种材料，材料1的屈服极限s σ和强度极限b σ都比较高，材料2的s σ和b σ相对较低，那么材料1的断裂韧度是否一定比材料2的高？试简要说明断裂力学与材料力学设计思想的差别？ （5分） 二、 推导题（10分） 请叙述最大应力准则的基本思想，并推导出I-II 型混合型裂纹问题中开裂角的表达式？ 三、 证明题（10分） 定义J 积分如下， (/)J wdy T u xds Γ =-????，围绕裂纹尖端的回路Γ，始于裂纹下表面，终于裂纹上表面，按逆时针方向转动，其中w 是板的应变能密度，为作用在路程边界上的力，是路程边界上的位移矢量，ds 是路程曲线的弧元素。证明J 积分值与选择的积分路程无关，并说明J 积分的特点。 四、 简答题（80分） 1. 断裂力学中，按裂纹受力情况，裂纹可以分为几种类型？请画出这些类型裂纹的受力示意图。（15分） 答： 按裂纹受力情况把裂纹（或断裂）模式分成三类：张开型（I 型）、滑开型（II 型）和撕开型（III 型），如图所示 第七章刚体力学 习题解答 7.1.2 汽车发动机的转速在12s 内由1200rev/min 增加到3000rev/min.⑴假设转动是匀加速转动，求角加速度。⑵在此时间内，发动机转了多少转？ 解：⑴2 12 60/2)12003000(/7.15s rad t ===-??πωβ ⑵rad 27 .152)60/2)(12003000(21039.262 222 02?== = ??--πβ ωωθ 对应的转数=42010214 .3239.262≈?=?? πθ 7.1.3 某发动机飞轮在时间间隔t 内的角位移为 ):,:(43s t rad ct bt at θθ-+=。求t 时刻的角速度和角加速度。 解：23 212643ct bt ct bt a dt d dt d -==-+== ω θβω 7.1.4 半径为0.1m 的圆盘在铅直平面内转动，在圆盘平面内建立o-xy 坐标系，原点在轴上，x 和y 轴沿水平和铅直向上的方向。边缘上一点A 当t=0时恰好在x 轴上，该点的角坐标满足θ=1.2t+t 2 (θ:rad,t:s)。⑴t=0时，⑵自t=0开始转45o时，⑶转过90o时，A 点的速度和加速度在x 和y 轴上的投影。 解：0.222.1==+== dt d dt d t ω θβω ⑴t=0时，s m R v v y x /12.01.02.10 ,2.1=?====ωω 2 222 /2.01.00.2/144.01.0/12.0/s m R a a s m R v a a y y n x =?===-=-=-=-=βτ ⑵θ=π/4时,由θ=1.2t+t 2,求得t=0.47s,∴ω=1.2+2t=2.14rad/s s m R v s m R v y x /15.02/21.014.245sin /15.02/21.014.245cos =??=?=-=??-=?-=ωω 2 222 222 22 222/182.0)14.20.2(1.0) (45sin 45sin 45sin /465.0)14.20.2(1.0)(45cos 45cos 45cos s m R R R a s m R R R a y x -=-? =-?=?-?=-=+?-=+?-=?-?-=ωβωβωβωβ ⑶θ=π/2时,由θ=1.2t+t 2,求得t=0.7895s,ω =1.2+2t=2.78rad/s 人力资源管理课后习题答案发布1 第一章人力资源管理概述 1．对照西方工业化国家现代管理演进的过程，你认为我国企业管理的发展是否也会遵循同一规律？为什么？ （1）我国企业管理的发展不会再把西方工业化国家的现代管理演进的过程再走一遍，一方面由我国的具体的国情的决定的，我国的企业管理演进由中国的具体国情决定，不同于西方社会的发展历程，另一方面，由当今经济的发展的阶段决定的。正如我国的社会发展阶段不会经过如同西方资本主义的发展阶段一样一个道理。 （2）西方国家现代管理的演进的过程，我们可以从中汲取有益的东西，结合中国的国情，加以应用。 （3）管理的发展规律是有共性的，同样适用用于中国的企业，中国企业应当抓住管理的发展规律，发现和发展适合中国企业的管理理论和模式。 2．当前我国企业人力资源管理主要症结在哪里？出路在何方？学完本章，对你有什么启迪？ （1）我国企业人力资源管理的主要症结不在于具体的部门设置，不在于具体的管理体制，不在于具体的管理方法，不在于对于管理理念的理解，不在于员工的能力，这些我们都可以在相当短的时间内解决。问题的关键在于两个方面：一是观念问题，二是执行问题。这两个方面是我国企业人力资源管理的主要症结。观念问题并不是代表你知道这个观念，而是这个观念能否成为你的习惯，成为中国企业的习惯。 执行的问题并不是代表你不具备这个能力，相反你恰恰具备这种能力，但是你没有去执行。中国的很多企业配备了相应的适合的先进的人力资源管理制度，但是在执行上出了问题。 （2）关于路在何方，主要是解决观念和执行的问题，这两个问题的解决要齐头并进，在观念的指导下推进执行，在执行的磨练下培养观念。执行的关键在于要注意细节，观念的关键不在于灌输而在于引导。第二章人力资源战略与规划 1．人力资源战略与企业战略有什么关系？ （1）人力资源战略必须服从企业战略，企业战略的是长远的规划，所以人力资源战略必须长远规划。 （2）企业的发展战略有很多类型，所以人力资源战略必须根据不同的企业战略类型来相应的指定，而不能与企业战略背道而驰。 （3）正确的恰当的人力资源战略制定，可以在人力资源的这个层面上，使企业战略得到有效的执行。 （4）从某种意义上讲，人力资源战略相对于企业战略应当是一个超前的战略，它是企业战略的先行战略，是急先锋；从另一个意义上讲，它又是一个滞后的战略，它要根据企业战略进展情况，不断的调整。打个比方说是人力资源战略与企业战略的关系是好像是一场长期战争中的元帅和前锋将军的关系。 2．企业常用的人力规划方法和技术有哪些？如何运用？ （1）人力资源需求的预测：主观判断法、定量分析预测法。 （2）人力资源供给的预测：人员替代法、马尔可夫分析法。 第五章基本知识小结 ⒈力矩 力对点的力矩 F r o ?=τ 力对轴的力矩 ⊥⊥?=F r k z ?τ ⒉角动量 质点对点的角动量 p r L o ?= 质点对轴的角动量 ⊥ ⊥?=p r k L z ? ⒊角动量定理适用于惯性系、质点、质点系 ⑴质点或质点系对某点的角动量对时间的变化率等于作用于质点或质点系的外力对该点的力矩之和 ∑=dt L d 0 外τ ⑵质点或质点系对某轴的角动量对时间的变化率等于作用于质 点或质点系的外力对该轴的力矩之和 ∑=dt dL z z τ ⒋角动量守恒定律适用于惯性系、质点、质点系 ⑴若作用于质点或质点系的外力对某点的力矩之和始终为零，则质点或质点系对该点的角动量保持不变 ⑵若作用于质点或质点系的外力对某轴的力矩之和始终为零， 则质点或质点系对该轴的角动量保持不变 ⒌对质心参考系可直接应用角动量定理及其守恒定律，而不必考虑惯性力矩。 5.1.1 我国发射的第一颗人造地球卫星近地点高度d 近=439km,远地点高度d 远=2384km,地球半径R 地=6370km,求卫星在近地点和远地点的速度之比。 解：卫星在绕地球转动过程中，只受地球引力（有心力）的作用，力心即为地心，引力对地心的力矩为零，所以卫星对地心的角动量守恒 m 月v 近（d 近+R 地）=m 月v 远（d 远+R 地） v 近/v 远=（d 远+R 地）/（d 近+R 地） =（2384+6370）/（439+6370）≈1.29 5.1.2 一个质量为m 的质点沿着j t b i t a r ?sin ?cos ωω+= 的空 间曲线运动，其中a 、b 及ω皆为常数。求此质点所受的对原点的力 矩。 解： )?sin ?cos (?sin ?cos /?cos ?sin /222222=?-=?=-==-=+-=--==+-==r r m F r r m a m F r j t b i t a j t b i t a dt v d a j t b i t a dt r d v ωτωωωωωωωωωωωωω Unit1 1. She doesn’t seem to get along with her new classmates. 2. I’d been out of touch with Mary for year, but I managed to reach her by phone yesterday. 3. The veteran enjoys showing off his medals to everyone who visits him. 4. He husband seems very much opposed to her going abroad. 5. As Thomas couldn’t settle down in his job, his parents were very worried. 6. I always have all kinds of bits and pieces in my pockets. 7. Her mother pulled a few strings to get her into the business circle. 8. I hope the food is to your liking. 9. I told the boys off for making so much noise. Unit2 1. He resolved to work on the complicated project immediately. 2. They saw an old man knocked over by a car coming from the opposite direction. 3. He walked unsteadily / stumbled along in the dark, groping for the light-switch. 4. After three month’s illness, he found it difficult to rise to his feet again. 5. Owing to the staff shortage, the task could not be fulfilled on schedule. 6. During the period of depression, the company was running into financial difficulties. 7. When the blind girl got on the crowded bus, the passengers made room for her. 8. He at last managed to hold on to the rock on the cliff and stopped himself from slipping. Unit3 1. Mother immediately sent Tom for the doctor. 2. She failed to bake the cake as she had run out of sugar. 3. I know how desperately busy you are now. 4. The whole class roared with laughter at Tom’s slip of the tongue. 5. Such things as needles and scissors should be kept out of the reach of children. 6. The soldiers stood under the burning scorching sun, drenched with sweat. 7. He returned to his own country / motherland in the end. Unit4 1. Obviously I overestimated my sense of direction. Net time, I will remember to bring along a map with me. 2. The mother is not thoroughly disillusioned with her selfish unfilial son. 3. She has no knack for saying the right thing at the right time. 4. He and football were meant for each other from the start. 5. My boss assigned me the secretarial work for the first month. 6. If a driver breaks traffic rules, are there any alternatives to a fire? 7. Being a clumsy person, he often subjects himself to ridicule. Unit5 1. Did James have supper with you on the night in question? 2. The coach was satisfied with the ultimate victory of the match. 3. To remove the linguistic barriers in communication among the people of the world, linguists have embarked on the study of a new universal language. 附录习题参考答案1 高等教育出版社出版社 C语言实践教程习题 参考答案 4.2 练习题p58-59 一、选择题 1~5．DBADC 6~10. AB 二、填空题 1．/* */ 或// 2．主函数或mian() 3．函数的首部和函数体4．编译和连接5．; 6．传统流程图和N-S图 5.2 练习题p64-70 一、选择题 1~5．ADBBC 6~10．CDABB 11~15．DBBCB 16~20．BDDCD 21~25．BADCC 26~30 BCDAB 二、填空题 1．102，10 2．#define 符号常量常量3．x>20&&x<30||x<-100 4．1 5．n=1 6．-4 7．a=1,b= ,c=2 8.c=A 9. n1=%d\nn2=%d\n 10.(1)a+b>c&&a+c>b&&b+c>a (2)ch>='a'&&ch<='z'||ch>='A'&&ch<='Z' 11.7 12.0 13.1111 0000 14.8,4 6.2 练习题p76-84 一、选择题 1~5．ACDCA 6~10．BADBC 11~15．AACBC 二、填空题 1．10 2．y=1 x%i= =0 3． * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 4．1 5．13 6．. (cx=getchar( ))!=-1 front=cx; 7．m%n 8．4 9．(1)*p (2)px=&x (3)py=&y 三、读程序，写结果 1．-1 2．3，1，-1 3．a=16，y=60 4．x=12,y=4 5．59 四、程序设计题 1．#include 静力学基础 一、判断题 1.外力偶作用的刚结点处，各杆端弯矩的代数和为零。（× ） 2.刚体是指在外力的作用下大小和形状不变的物体。（√ ） 3.在刚体上加上（或减）一个任意力，对刚体的作用效应不会改变。（× ） 4.一对等值、反向，作用线平行且不共线的力组成的力称为力偶。（√ ） 5.固定端约束的反力为一个力和一个力偶。（× ） 6.力的可传性原理和加减平衡力系公理只适用于刚体。（√ ） 7.在同一平面内作用线汇交于一点的三个力构成的力系必定平衡。（× ） 8.力偶只能使刚体转动，而不能使刚体移动。（√ ） 9.表示物体受力情况全貌的简图叫受力图。（√ ） 10.图1中F对 O点之矩为m0 (F) = FL 。（× ） 图 1 二、选择题 1. 下列说法正确的是（ C ） A、工程力学中我们把所有的物体都抽象化为变形体。 B、在工程力学中我们把所有的物体都抽象化为刚体。 C、稳定性是指结构或构件保持原有平衡状态。 D、工程力学是在塑性范围内，大变形情况下研究其承截能力。 2.下列说法不正确的是（ A ） A、力偶在任何坐标轴上的投形恒为零。 B、力可以平移到刚体内的任意一点。 C、力使物体绕某一点转动的效应取决于力的大小和力作用线到该点的垂直距离。 D、力系的合力在某一轴上的投形等于各分力在同一轴上投形的代数和。 3.依据力的可传性原理，下列说法正确的是（ D ） A、力可以沿作用线移动到物体内的任意一点。 B、力可以沿作用线移动到任何一点。 C、力不可以沿作用线移动。 D、力可以沿作用线移动到刚体内的任意一点。 4.两直角刚杆AC、CB支承如图，在铰C处受力F作用，则A、B两处约束力与ｘ轴正向所成的夹角α、β分别为: 第4章动能和势能 习题解答 4.2.2 本题图表示测定运动体能的装置。绳拴在腰间沿水平展开跨过理想滑轮，下悬重物50kg ，人用力向后蹬传送带而人的质心相对于地面不动，设传送带上侧以2m/s 的速率向后运动，问运动员对传送带做功否？功率如何？ 解：人作用在传送带上的力有向下的压力和水平向后的静摩擦力，压力方向与传送带位移方向垂直，所以压力不做功，但静摩擦力方向与传送带位移方向相同，所以静摩擦力对传送带做正功。 分析人受力情况，由质心定理可知，人与传送带之间的静摩擦力的大小f=mg ，所以，人对传送带做功的功率为： N = fv = mgv = 50×9.8×2 = 9.8×102（瓦） 4.2.3 一非线性拉伸弹簧的弹性力的大小为l l k l k f ,321+=表示弹簧的伸长量，k 1为正，⑴研究当k 2＞0、k 2<0和k 2=0时弹簧的劲度df/dl 有何不同；⑵求出将弹簧由l 1拉长至l 2时弹簧对外界所做的功。 解：弹簧的劲度df/dl=k 1+3k 2l 2 . k 2=0时，df/dl =k 1，与弹簧的伸长量 无关；当k 2>0时，弹簧的劲度随弹簧 伸长量的增加而增大；k 2<0时，弹簧 的劲度随弹簧伸长量的增加而减小。在以上三种情况中，劲度df/dl 与弹簧伸长量l 的关系如图所示。 ) )](([) ()()(2 12 22 12 222 11214 1422412 1221213 213 212 1 2 1 2 1 l l l l k k l l k l l k dl l k ldl k dl l k l k A l l l l l l -++-=-- -- =--=+-=??? 4.2.4一细线系一小球，小球在光滑水平桌面上沿螺旋线运动，线穿过桌中心光滑圆孔，用力F 向下拉绳，证明力F 对线做的功等与线作用于小球的拉力所做的功，线不可伸长。 证明：以圆孔为顶点建立极坐标，设小球的位置由r 1,θ1 变为r 2,θ2，由于忽略绳 的质量、伸长，不计摩擦，所以绳对球的拉力T=F F T F r r r r r r r T A A r r T r r F A r r T dr T Tdr dr F A =∴-=-=-==- == ???), ()()(2121211 2 2 1 2 1 4.2.5 一辆卡车能够沿着斜坡以15km/h 的速率向上行驶，斜坡与水平面夹角的正切tg α=0.02，所受阻力等于卡车重量的0.04，如果卡车以同样的功率匀速下坡，卡车的速率是多少？ 解：设卡车匀速上坡时，速率为v, 牵引力为F, 功率为N,由质点平衡方程有，F = (0.04+sin α)mg ，∴N = Fv = (0.04+sin α)mgv 设卡车匀速下坡时，速率为v ’,牵引力为F',功率为N', 由质点平衡方程有 F'+ mg sin α= 0.04mg, F'=(0.04-sin α)mg, ∴N'= (0.04-sin α )mgv'. 习题 第一章程序与编程环境 一、填空题 1. 工程，Form_Load 2. 事件（触发） 3. 空缺，空缺 4. CurrentX, CurrentY 5. maxButton, BorderStyle = 1 or 3 or 4 or 5 6. Alignment, 空缺，空缺 7. Style, LoadPicture 8. Line, Shape 9. 重画10. FillStyle, maxLength, Locked 12. 空缺 13. sub, 对象名，事件名14. 方法，Object.Method, text1.setfocus() 15. Name, minButtom, CurrentX(Y), Caption 16. Interval, Enable 17. timer, Interval, ms(毫秒) 18. Mouse Down, Click, LoastFocus 19. .Frm, .Frx, .bas. cls. Vbp 20. Rem, Rem 语句 二、简答题（略） 第二章数据的类型、表示以及运算 一、请指出下列哪些是VB的合法常量，并说明原因 （1）√（2）X 常量不能加类型说明符号改成123.4 （3）X与上题类似，如果是常量，则类型说明符放在后面（4）√等价于2E3 (5) √（6）√等于十进制的4113 (7)X 如果是16进制要写&符号（8）X 指数不能为小数（9）X 月份超过12，日超过31 （10）√（11）√（12）√等价于上一题(13)X 8进制数每一位不能超过8 （14）√（15）X 变量，常量要为基本数据类型的值（16）√ 二、找出合法变量 （1）√（2）√如果与控件Label1同在一个应用程序里面，该变量会屏蔽掉控件Label1 (3) X 保留字（4）√（5）X 变量不能以数字开头（6）变量不能有小数点 （7）√（8）√数组变量（9）X保留字（10）√可以，但rnd()不可以，rnd()是函数 (11) √（12）√（13）√（14）X ’符号表示注释（15）X 这是表达式，不是变量（16）X 同上，是表达式 三、指出下列数据x,y,z的声明是否正确，如果正确请指明其类型 （1）√ x--long, y—variant, z—integer (2) √ x—long, y—long, z—integer (3) √ x—double, y—double, z—integer (4) X 变量x &中间不能有空格 （5）√自动转换成字符串 （6）X 变量声明不能直接赋值 （7）√ （8）√自动转换成字符串 （9）X 常量不能把函数写上去 （10）√ 第一章 气体pVT 性质 1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下： 1 1T T p V p V V T V V ???? ????-=??? ????= κα 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系？ 解：对于理想气体，pV=nRT 111 )/(11-=?=?=??? ????=??? ????= T T V V p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=?=?=???? ????-=???? ????- =p p V V p nRT V p p nRT V p V V T T T κ 1-2 气柜内有121.6kPa 、27℃的氯乙烯（C 2H 3Cl ）气体300m 3，若以每小时90kg 的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时？ 解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为 mol RT pV n 623.1461815 .300314.8300 106.1213=???== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 13 3153.144145 .621090109032-?=?=?=h mol M v Cl H C n/v=（14618.623÷1441.153）=10.144小时 1-3 0℃、101.325kPa 的条件常称为气体的标准状况。试求甲烷在标准状况下的密度。 解：33 714.015 .273314.81016101325444 --?=???=?=?=m kg M RT p M V n CH CH CH ρ 1-4 一抽成真空的球形容器，质量为25.0000g 。充以4℃水之后，总质量为125.0000g 。若改用充以25℃、13.33kPa 的某碳氢化合物气体，则总质量为25.0163g 。试估算该气体的摩尔质量。 2007断裂力学考试试题 B 卷答案 一、简答题（本大题共5小题，每小题6分，总计30分） 1、（1）数学分析法:复变函数法、积分变换；（2）近似计算法：边界配置法、有限元法；（3）实验标定法：柔度标定法；（4）实验应力分析法：光弹性法. 2、假定：（1）裂纹初始扩展沿着周向正应力θσ为最大的方向；（2）当这个方向上的周向正应力的最大值max ()θσ达到临界时,裂纹开始扩展. 3、应变能密度:r S W = ，其中S 为应变能密度因子，表示裂纹尖端附近应力场密度切的强弱程度。 4、当应力强度因子幅值小于某值时，裂纹不扩展，该值称为门槛值。 5、表观启裂韧度，条件启裂韧度，启裂韧度。 二、推导题（本大题10分） D-B 模型为弹性化模型，带状塑性区为广大弹性区所包围，满足积分守恒的诸条件。 积分路径：塑性区边界。 AB 上：平行于1x ，有s T dx ds dx σ===212,,0 BD 上：平行于1x ，有s T dx ds dx σ-===212,,0 5分 δ σσσσΓ s D A s D B s B A s BD A B i i v v v v dx x u T dx x u T ds x u T Wdx J =+=+-=??-??-=??-=???)()(1 122112212 5分 三、计算题（本大题共3小题，每小题20分，总计60分） 1、利用叠加原理:微段→集中力qdx →dK = Ⅰ ?0 a K =?Ⅰ 10分 A 令cos cos x a a θθ==,cos dx a d θθ= ?111sin () 10 cos 22(cos a a a a a K d a θθθ--==Ⅰ 当整个表面受均布载荷时,1a a →. ?12()a a K -==Ⅰ 10分 2、边界条件是周期的: a. ,y x z σσσ→∞==. b.在所有裂纹内部应力为零.0,,22y a x a a b x a b =-<<-±<<±在区间内 0,0y xy στ== c.所有裂纹前端y σσ> 单个裂纹时 Z = 又Z 应为2b 的周期函数 ?sin z Z πσ= 10分 采用新坐标:z a ξ=- ?sin ()a Z π σξ+= 当0ξ→时,sin ,cos 1222b b b π π π ξξξ== ?sin ()sin cos cos sin 22222a a a b b b b b π π π π π ξξξ+=+ cos sin 222a a b b b π π π ξ= + 222 2[sin ()]( )cos 2 cos sin (sin )2222222a a a a a b b b b b b b π π π π π π π ξξξ+=++材料力学第五版孙训方版课后习题答案高等教育出版社
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