考研复试力学知识点
考研复试力学知识点
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期:
?
1.强度设计过程
A 外力计算，确定危险构件上所有外力。
B 绘制所有危险杆的内力图,根据剪力绝对值和弯矩绝对值最大面，确定可能危险。
C 判断危险点，描述其应力状态，分析各主应力,确定最大正应力和最大切应力的作用点，
确定可能的危险点。
Ｄ由失效形式选择合理强度理论计算。
2.提高梁,轴的强度措施
A 改变支承与加力点的位置，还可以调整结构中各零件的位置,或者通过辅助构件，使弯矩
或扭矩的峰值尽量减少。
Ｂ根据截面上应力分布的特点，选择经济,合理的截面形状。如将截面设计成工字型，圆管
形或其他形状的空心截面。
3应力集中现象：几何形状不连续处应力局部增大的现象,称为应力集中。避免应力集中的方
法：修改应力集中因素的形状，如用圆角代替尖角，采用流线型或抛物线型的表面过渡；适
当选择应力集中因素的位置，将应力集中因素选在构件中应力低的部位。加深应力集中的方
法:
4低碳钢拉伸实验过程中的现象与对应的特征值
A 弹性阶段,该阶段发生弹性应变,应力减小到零，则应变随之消失。弹性区内应力的最高限,
称为弹性极限。线弹性区（应力与应变呈线性关系)内应力的最高极限称为比例极限。线弹
性区内直线的斜率为弹性模量。
B 屈服阶段，某些韧性材料再加载超过弹性范围后,会出现载荷增加很少或不增加时,应变却
继续增加,这种现象便是屈服。应力应变曲线上开始屈服的那一点称为屈服点。屈服时应力
的最小值称为屈服强度（屈服应力)
一些材料没有明显的屈服现象和屈服点，通常规定产生0.2%残余应变时的应力值作为条件
屈服强度。
C 强化阶段，对于韧性材料，再超过屈服阶段之后,若要增加应变，则要继续增加应力,这已
阶段称为应变硬化过程，这已阶段最高点的应力值称为强度极限（极限强度)。
D 颈缩和断裂阶段,对于韧性材料来说，在承受拉力小于强度极限时,式样发生的变形基本是
均匀的,但在达到强度极限以后，变形主要集中于试样的某一局部区域,该处横截面面积急剧
减少，形成所谓的颈缩现象。最后在颈缩出发生断裂,这时的应力值称为断裂应力。
?２010－2０1１学年第２学期工程力学复习要点
简 答 题 参 考 答 案
1、说明下列式子的意义和区别。
①21F F =；②21F F =;③力1F 等效于力2F 。 【答】:
①21F F =，表示两个量（代数量或者标量)数值大小相等，符号相同;
②21F F =,表示两个矢量大小相等、方向相同； ③力1F 等效于力2F ，力有三个要素，所以两个力等效，是指两个力的三要素相同。
2、作用与反作用定律和二力平衡公理都提到等值、反向、共线,试问二者有什么不同？
【答】：二者的主要区别是:
二力平衡公理中等值、反向、共线的两个力,作用在同一刚体上，是一个作用对象,两个
力构成了一个平衡力系，效果是使刚体保持平衡,对于变形体不一定成立。
作用与反作用定律中等值、反向、共线的两个力，作用在两个有相互作用的物体上，是
两个作用对象，此两力不是平衡力系,对刚体、变形体、静止或者作变速运动的物体都适用。
3、力在坐标轴上的投影与力沿相应坐标轴方向的分力有什么区别和联系?
【答】:力在坐标轴上的投影是代数量,可为正、负或零,没有作用点或作用线;力沿相应
坐标轴的方向的分力是矢量、存在大小、方向和作用点。当坐标轴或力的作用线平移时,力
的投影大小和正负不变，但沿对应坐标轴的分力作用点发生改变。
当ｘ轴与ｙ轴互相垂直时，力沿坐标轴方向的分力大小等于力在对应坐标轴上投影的绝
对值；当x 轴与y 轴互相不垂直时,力沿坐标轴方向的分力大小不等于力在对应坐标轴上投
影的绝对值。
４、什么叫二力构件？分析二力构件受力时与构件的形状有无关系?凡两端用铰链连接
的杆都是二力杆吗?
【答】：二力构件是指只受两个力作用而保持平衡的构件．．．．．．．．．．．．．．．
，二力构件既可以是杆状,也可以是任意形状的物体。
分析二力构件受力时，与构件的几何形状没有关系（即并不考虑物体的几何形状)，只
考虑物体:（１）是否只受两个力的作用(一般情况下都是忽略重力的作用);(2）是否保持平
衡状态。符合以上两个条件的任何物体，都是二力构件。在二力构件中,形状为杆的构件称
为二力杆，可以是直杆，也可以是曲杆。
两端用铰链连接且中间不受其他外力作用的杆(重力不计），才是二力杆。
5、试叙述力的平移定理和它的逆定理。
【答】:力的平移定理：作用在刚体上的力,可以从原作用点等效地平行移动到刚体内的任
一指定点,但必须同时在该力与所指定点所决定的平面内附加一力偶，附加力偶矩等于原力
对指定点之矩。示意图如下图所示。
力的平移定理的逆定理．．．:作用在同一刚体同一平面内的一个力F 和一个力偶,可以合成为一个合力R F ,此合力大小,方向与F 相同，合力R F 与力F 作用线平行，作用线之间的距离
为:F m
d 。
６、平面汇交力系、平面力偶系、平面任意力系在不平衡的情况下，它们的合成结果分
别是什么?它们的平衡条件是什么？并分别写出相应的平衡方程。
【答】:平面汇交力系在不平衡的情况下,它的合成结果是一个作用线通过力系汇交点的
合力，合力的大小方向等于力系中各力的矢量和;
平面力偶系在不平衡的情况下，它的合成结果是一个合力偶，合力偶矩等于力偶系中各
力偶矩的代数和。
平面任意力系在不平衡的情况下，它的合成结果是一个通过简化中心主矢和一个主矩。
主矢等于力系中各力的适量和;主矩等于力系中各力对简化中心力矩的代数和。
平面汇交力系平衡的充分必要条件是合力等于零,平衡方程
为: 、 。
平面力偶系平衡的充分必要条件是合力偶矩等于零，平衡方程为: 。
平面任意力系平衡的充分必要条件是主矢与主矩同时等于零，平衡方程
为: 、
、 。（请同学自己写出来)
7、什么是物体的重心?什么是物体的形心？重心与形心有什么区别？确定均质物体的重
心(形心）位置主要有哪几种方法？
【答】:物体的重心是指物体重力的作用点,即物体的大小、形状和物体构成一旦确定,
则无论物体在空间的位置、摆放方位如何，物体的重力作用线始终通过一个确定不变的点,
这个点就是物体的重心。重心不但与物体的大小、形状有关,还与物体的物体分布情况有关，
同样大小、形状的两个物体,如果一个是质量均匀分布的，一个质量是不均匀分布的，则这
两个物体的重心位置可能会不同。
形心是由物体的大小和形状所确定的几何中心，它只与物体的大小和几何形状有关,与
物体的质量分布无关。
重心只有在重力场中有意义,而形心在重力场和失重状态下都有意义。在重力场中，质
量均匀的物体，重心与形心重合；质量不均匀的物体，重心与形心不一定重合。
８、什么是弹性变形？什么是塑性变形？
【答】:弹性变形:载荷卸除后能够消失的变形，称为弹性变形。
塑性变形：载荷卸除后不能消失的变形,称为塑性变形。
9、什么是极限应力?什么是许用应力？拉压杆的强度条件是什么？根据这个强度条件可
以解决工程中哪三类强度问题？
【答】:材料发生强度失效时所达到的应力，称为材料的极限应力。对于塑性材料，极
限应力是指屈服极限；对于脆性材料，极限应力是指强度极限。
许用应力是指保证构件安全正常工作允许承受的最大应力,一般是根据材料特性的不同,
综合考虑各种因素对强度的影响,选取安全系数。因此，许用应力等于材料的极限应力与安
全系数的比值。
拉压杆的强度条件是：为保证拉压杆安全正常地工作，必须使拉压杆内实际工作应力
不超过杆件材料的许用应力，数学表达式为:N F A
σ=≤[]σ 拉压强度条件可以解决工程中的三类强度问题分别是:
(1）校核强度;（２)设计截面尺寸；（3)确定许可载荷。
10、圆轴扭转时，若将圆轴的直径增大一倍，其它条件不变,则m ax τ和?'各有何变化?
【答】:分别计算直径为d 和直径为d 2时,轴的扭转截面系数p W 、极惯性矩p I ,然后根
据最大切应力m ax τ和单位长度扭转角?'计算公式,比较结果,得出结论。
11、材料力学中杆件内力符号的规定与静力平衡计算中力的符号有何不同？
【答】：材料力学中内力的符号规定，是按照变形的性质决定的。例如：轴向拉伸时，
轴力取正号；轴向压缩时，轴力取负号；剪切变形时，“左上右下剪力为正”意思也可以理
解成:剪切面左边部分向上运动，或者剪切面右边部分向下运动,则剪切面上的剪力取正号；
弯曲变形时，梁的轴线由直线变成“上凹下凸”形状的曲线时,弯矩取正号等等。
计算一个截面的内力(轴力、剪力、扭矩、弯矩）时，只取这个截面一侧(既可以单独取
截面左侧,也可以单独取截面右侧）的全部外力来计算,而舍弃截面另一侧的全部外力。单独
取截面左侧的外力计算内力与单独取截面右侧的外力计算内力,符号规定的标准是相反的。
无论取哪一侧计算,同一截面的内力，必定大小相等,符号相同(就是对杆件产生的变形性质相
同)。
静力平衡计算中力的符号,是对力在坐标轴上的投影和力对点之矩进行符号规定，主要
根据力的方向,坐标轴正向和矩心位置等因素决定。如果一个方向的力在坐标轴上的投影规
定为正，则与之相反方向的力在同一坐标轴上的投影则要规定成负；力对点取力矩时，如果
一个转向规定为正,则与之相反转向的力矩则要规定成负。列平衡方程时，作用在同一物体
上的所有外力都参加计算，全部外力按照同一标准规定符号。
12、根据剪力、弯矩与载荷集度之间的微分关系,简要叙述平面弯曲梁的剪力图和弯矩
图的基本特点。
【答】:根据剪力、弯矩与载荷集度之间的微分关系,结合高等数学函数单调增减性质、
极值、函数图象等知识,可以推出平面弯曲梁的剪力图和弯矩图的基本特点如下:
（１）在没有分布载荷作用(0q =)的一段梁内,剪力图是水平线（与梁轴线平行的直线
段)，弯矩图是斜直线（斜率等于剪力值)。
(2)在有均布载荷作用(q =常数）的一段梁内，剪力图是斜直线;弯矩图是抛物线。在剪
力等于零的截面上,弯矩达到极值。
(3)在集中力作用的处（包括有支座的地方）,剪力图发生突变(该截面左右两侧近旁剪力
值不相等),弯矩图发生转折（即出现尖角,斜率发生改变）。
（4）在集中力偶作用处(包括固定端约束处)，剪力图形状不受影响(按其自身具有的形
状直接延伸)，弯矩图发生突变（该截面左右两侧近旁弯矩值不相等)。
１３、梁的变形与对应截面的弯矩有直接联系吗？弯矩最大的地方挠度也最大,弯矩为
零的地方挠度也为零，这种说法对吗?(要求举例并画示意图)
【答】:梁的变形与对应截面的弯矩值大小没有直接联系。
例如简支梁在均布载荷作用下,跨中截面的弯矩达到最大值,挠度也在跨中达到最大值；
而悬臂梁受均布载荷作用时，自由端弯矩为零（最小),而此处挠度和转角都最大;在固定端,
弯矩达到最大,此处的挠度和转角都为零。（请同学自己画出示意图）
因此,根据挠曲线近似微分方程,梁在外力作用下变形后的挠曲线形状与梁的弯矩方程有
关,但梁的变形与对应截面的弯矩值没有直接联系。
14、提高梁的弯曲强度和刚度各有哪些主要措施？
【答】:根据弯曲正应力的强度公式，减少梁的工作应力的办法,主要是降低最大弯矩值
max M 和增大弯曲截面系数z W 。因此提高梁弯曲强度的主要措施有:
①合理安排梁的支座与载荷(目的是减小最大弯矩）;
②采用合理的截面形状（目的是在用料相同的情况下，尽量增大弯曲截面系数）；
③采用等强度梁（目的是节省和充分利用材料)。
提高梁弯曲刚度,就是要尽量减小梁的最大挠度max w 和最大转角max θ,主要措施有:
①缩小梁的跨度或增加支座（目的是减小最大挠度和最大转角、加强约束）;
②选择合理的截面形状（目的是在用料相同的情况下，尽量增大截面的惯性矩）；
③改善载荷的作用情况(目的是在同等受载的情况下,尽量减小最大挠度和最大转角）。
?３ 拉(压）杆的强度条件是什么?它可以解决哪三类强度计算问题?(８分）
2 什么是平面任意力系?平面任意力系的平衡方程有哪几种形式？（6分）
１ 在力学中,常见的约束类型有哪几种？它们的约束反力有什么特征?（６分)
1．(4分)设单元体的主应力为321σσσ、、,则单元体只有体积改变而无形状改变
的条件是＿_＿__＿____；单元体只有形状改变而无体积改变的条件是＿＿__＿
＿__＿_＿____＿＿＿＿______＿。
2.（3分)杆件的基本变形一般有_＿__＿_、＿_＿＿＿＿_＿、_＿＿＿__＿__、
＿_＿_＿_＿＿四种；而应变只有＿_____＿＿、__＿__＿__两种。
３.（6分)影响实际构件持久极限的因素通常有＿＿＿__＿＿＿_、___＿_＿＿
__、_＿＿＿__＿_＿,它们分别用＿＿＿＿___＿_＿、___＿＿＿_＿＿＿＿＿_、
____＿__＿＿＿__＿＿来加以修正。
４.(5分）平面弯曲的定义为___＿＿＿＿____＿_＿＿__＿_＿＿＿__＿___＿＿
＿＿＿_＿＿_＿。
5.（2分）低碳钢圆截面试件受扭时,沿 ＿＿_＿＿＿＿＿＿＿__ 截面破坏；
铸铁圆截面试件受扭时，沿 _＿＿____＿＿_＿＿ 面
破坏。
（答案：1、(!）321σ=σ=σ
（2)0321=σ+σ+σ,且321,,σσσ不同时为零
2、(1)拉、压，扭转，弯曲,剪切；
（2)正应变,剪（切）应变,
3、１）构件形状,构件尺寸影响，构件表面质量影响；
2）应力集中系数τσ,K ,尺寸系数τσε,,表面质量系数β。
４.中性轴垂直于力偶作用面．
5.横截面; 450螺旋面)
６．用第二强度理论校核强度时,其相当应力=2cr σ__＿_______＿_。
７.材料力学对变形固体所作的基本假设是连续性假设、＿＿_＿______假设和
_____＿___＿假设。
8.在推导梁平面弯曲的正应力公式时,是从几何方面、___＿＿_＿___ 方面和＿____＿___＿ 方面综合考虑的。
9．受横力弯曲的梁横截面上的正应力沿截面高度按＿＿____规律变化,在____＿
＿处最大。
10.对由一定材料制成的压该来说,临界应力取决定于杆的柔度,柔度值愈大,临界
应力值愈＿__＿__，压杆就愈 ＿_____失稳。
11.低碳钢在屈服阶段呈现应力＿_____ 而应变 __＿＿__；冷作硬化将使材料的
比例极限_＿____而塑性性能______。
１２．根据杆件的______＿不同,其变形也不同。其中基本变形为_______ 、＿
＿_＿_＿__、 _＿＿__＿_。
1３．等截面梁用积分法计算其挠度和转角时,积分常数根据＿__＿_＿＿__条件
和__＿_＿_＿＿_条件决定。
14．拉伸变形时，铸铁沿__＿___＿＿__破坏,压缩变形时,铸铁沿_＿________
破坏。
15． 材料的破坏形式分_＿____＿＿＿＿、＿__＿_____＿。
1６．当压杆横截面有局部削弱时,在进行稳定计算中,采用＿______的横截面面
积;进行强度计算中,采用_＿____＿的横截面面积。
（答案：6、()321σσγσ+- 7、均匀性、各向同性 8、物理、静力学 ９、线性、在
距离中性轴最远 10、小、易矢 11、增大、几乎不变、提高、降低
1２、受力、轴向拉伸和压缩、扭转、弯曲 13、边界、连续性 14、横截面、45°
斜截面 15、脆性断裂、塑性屈服 １6、未削弱、削弱）
12．用第三强度理论校核强度时，其相当应力=3cr σ_＿_＿____＿。
１3.低碳钢拉伸破坏时，断面为_＿_____＿_形状，压缩时断面为___＿_____形
状。
1４.当压杆横截面有局部削弱时,在进行稳定计算中，采用 ＿＿＿____的横截面
积;进行强度计算中，采用＿______的横截面积。
15．材料力学对变形固体所作的基本假设是连续性假设、_＿___＿＿__假设和_
＿____＿__假设。
16.挠曲线近似微分方程为___＿＿____。
１７．某点的应力状态如图所示，该点的主应力分别为σ１=__＿___＿__、 σ
2=______＿__ σ3= _＿_______。
-４0Mpa
30Mpa
１8．若要求校核工字型截面钢梁腹板与翼缘交接处的强度，则应该用＿＿_____
＿_强度理论，其强度条件（用该点截面上的正应力σ和剪应力τ来表示)表达式
是_＿_______。
１９．一般脆性材料的抗压强度比抗拉强度＿_______＿。
２0．轴向受拉杆中，最大剪应力发生在＿__＿_____ 方位的截面上。
21.对由一定材料制成的压该来说,临界应力取决定于杆的柔度,柔度值愈大,临界
应力值愈__＿______,压杆就愈__＿＿_＿＿__ 失稳。
22.当剪应力不超过材料的剪切_＿_______极限时,剪应力与剪应变成______＿_
＿关系，这就是剪切虎克定律。
(12、31σσ- １3、杯锥状、饼状 14、未削弱、削弱 15、均匀性、各向同
性 16、()Z
EI x M y -=,, 17、30Mpa 、０、4０Mpa 18、三、224τσ+ 1９、大 20、45° 21、小、易 2
２、比例、正比 ）
1 怎样画出物体的受力分析图？（６分)
2 力的平行四边形公理和三力平衡汇交定理的内容分别是什么？（8分）
3 什么是平面任意力系?平面任意力系的平衡方程有哪几种形式？(６分）
７.材料力学对变形固体所作的基本假设是连续性假设、_＿＿___＿_＿_假设和
__＿__＿____假设。
8.在推导梁平面弯曲的正应力公式时，是从几何方面、__＿____＿__ 方面和_＿__＿_____ 方面综合考虑的。
9.受横力弯曲的梁横截面上的正应力沿截面高度按_＿＿__＿规律变化,在__＿
___处最大。
10．对由一定材料制成的压该来说，临界应力取决定于杆的柔度,柔度值愈,临界
应力值愈______，压杆就愈 _____＿失稳。
1１．材料的破坏形式有两种_＿______、 ＿_＿____。
12.根据杆件的_______不同，其变形也不同。其中基本变形为＿＿__＿__ 、＿
_______、 ＿_＿＿＿_＿。
1３.等截面梁用积分法计算其挠度和转角时，积分常数根据____＿__＿_条件和＿___＿＿___条件决定。
1４．拉伸变形时，铸铁沿＿_____＿_＿＿破坏，压缩变形时,铸铁沿__＿__＿＿___破坏。
15．圆形截面的截面核心为＿__＿___。
16.胡克定律的适用范围为＿_＿__＿_。
（答案:7、均匀性、各向同性 8、物理、静力学9、线性、距离中性轴最远１０、大、不易１1、脆性断裂、塑性屈服 12、外力、轴向拉伸与压缩、扭转、弯曲 13、边界、连续性14、平面、45°斜截面15、圆形 16、弹性范围）
1５．从低碳钢的应力---－-应变曲线可以看出，其整个拉伸过程可分为四个阶段( )、( ）、( ）、（)。
（答案:１5、弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段）
何谓名义屈服极限／
材料的三个弹性常数是什么？它们有何关系？
梁的变形用什么来度量？这些量的几何意义各是什么？
何谓应力状态？
第一和第二强度理论适用于什么材料，而第三和第四强度理论适用于什么材料？
何谓平面假设？
材料力学中强度、刚度、和稳定性指的是何含义？
杆件变形的基本形式？
静不定结构应有哪些方程求解？
压感在什么条件下才能使用欧拉公式、集体高压杆稳定性的措施?
所谓刚体指的是何种物体？
材料力学中的基本假设有哪些？
构件有哪些基本变形?
产生应力集中的原因是什么？
梁上作用有集中力和集中力偶，对剪力图和弯矩图有什么变化? 弹性材料内理应满足的三个关系。
在极值剪应力截面上,其正应力是否等于零？
简述提高压杆承载能力的措施。