材料力学试题及答案
一、回答下列各题（共4题，每题4分，共16分）
1、已知低碳钢拉伸试件，标距mm l 1000=，直径mm d 10=，拉断后标距的长度变为mm l 1251=，断口处的直
径为mm d 0.61
=，试计算其延伸率和断面收缩率。
答：延伸率%25%100100
100
125%100001=?-=?-=
l l l δ
断面收缩率%64%100))(1(%100211=?-=?-=
d
d
A A A δ 2
3
、梁弯曲剪应力的计算公式z
z
QS =
τ，若要计算图示矩形截面A 点的剪应力，试计算z S 。
232
3
)84(41bh h h hb S z
=+=
4。
二、绘制该梁的剪力、弯矩图。（15分）
矩形 圆形
矩形截面中间 挖掉圆形
圆形截面中间 挖掉正方形
4
三、图示木梁的右端由钢拉杆支承。已知梁的横截面为边长等于 的正方形,q=4OKN/m,弹性模量E 1＝10GPa ；钢拉杆的横截面面积A 2＝250mm 2,弹性模量E 2=210GPa 。试求拉杆的伸长l ?及梁中点沿铅垂方向的位移?。（14分）
解：杆受到的拉力kN q
F N 402
2==
m EA l F l N 00228.010
25010210310406
93=?????==?- 梁中点的挠度：
m I
E ql A E l
F w l N c 00739.012
2
.0101038421040500114.0384521214
94
314122=?
?????+
=+=+?=?四、砖砌烟窗高m h 30=，底截面m m -的外径m d 31=，内径m d 22=，自重kN P 20001=，受
m kN q /1=的风力作用。试求：（1）烟窗底截面m m -的最大压应力；（2）若烟窗的基础埋深m h 40=，
基础及填土自重按kN P 10002=计算，土壤的许用压应力MPa 3.0][=σ，圆形基础的直径D 应为多大（20分）
注：计算风力时，可略去烟窗直径的变化，把它看成是等截面的。
F s
M
m
kN q /20=kN
20m
kN ?160A
B
C
m
10m
2112kN
88kN
20kN
40kNm
160kNm
解：（1）最大压应力，m-m 截面发生压弯组合变形
Pa
W
M A P 720000))3
2(1(3233010121
)23(41020004323223
1max =-????+-?=+=ππσ（2）
6
3
3233121max 103.0][32
)415(301014101000102000?=≤?+???+?+?=++=σππσD D W M A P P 解得m D 16.4=
五、图示结构中钢梁AB 和立柱CD 分别由16号工子钢和连成一体的两根mm mm mm 56363??角钢制成，杆CD 符合钢结构设计规范中实腹式b 类截面中心受压杆的要求。均布荷载集度m kN q /48=。梁及柱的材料均为Q235钢，MPa 170][=σ，MPa E 210=。试验算梁和立柱是否安全。（20分） (16号工字钢：I Z =1130cm 4 ,W Z =141cm 3。63×63×5角钢：I Z = , i Z = , A= ) 。(20分)
实腹式b 类截面中心受压杆的稳定系数
λ 101 102
103 104 φ
解：一次超静定问题
变形协调条件CD C l w ?=即：
04838454
≈?=-CD CD CD l EI
l F EI ql 得到kN F CD 120≈ 梁的最大弯矩为：kNm l R ql M A 2472962
12
max =-=-=
梁的强度：][2.17010
14110246
3
max max σσ≈=??==-MPa W M 梁安全
立柱的稳定性：10310
94.12
12
=??=
=
-i
l
μλ查得536.0=? m
m
D
h 0
h
q
P 1
MPa MPa A F CD 1.91][9710143.62101204
3
=>=???==-σ?σ 故立柱不安全
六、试用能量法求图示刚架截面A 的铅垂位移和截面B 的转角。略去剪力和轴力的影响，EI 为已知。（15分）
解：用单位力法求A 截面的铅垂位移
Fx M =1 Fx Fl M +=2 x M =1 l M =2
EI Fl EI Fl EI Fl EI Fl dx I E l Fx Fl dx EI Fxx l
l AY
12134232)(3
333=
++=++=??? 用单位力法求B 截面的转角
Fx M =1 Fx Fl M +=2 01=M 12=M
EI Fl EI Fl EI Fl dx I E Fx Fl dx EI Fx l
l 434221)(02
22B =
+=?++?=??θ 一、回答下列各题（共4题，每题4分，共16分）
1、已知低碳钢拉伸试件，标距mm l 1000=，直径mm d 10=，拉断后
标距的长度变为mm l 1251
=，断口处的直径为mm d 0.61=，试计算其
延伸率和断面收缩率。
2
东 北 电 力 学 院 考 试 试 卷
课程名称：材料力学 专业：机械 年级：2003级 学期：04-05学年第一学期
1
1
一、填空题（每空2分，共计10分）
1、构件强度计算时，塑性材料以 屈服极限 作为极限应力，脆性材料以 强度极限 作为极限应力。
2、圆柱扭转时，影响扭转角的因素有 P I G T l 、、、 ,如果只将直径增大一倍扭转角将减小 16
倍。
3、一拉杆横截面上的正应力为σ，斜截面上最大切应力m ax τ=2
σ
。
二、简答题（8分）
1、构件设计中，一受弯的碳素钢轴刚度不够，为了提高刚度而改用优质合金钢是否合理为什么 。 答：不合理。因为各种钢材的弹性模量E 非常接近。
2、铸铁T 形截面悬臂梁，在自由端上作用向下的集中荷载。若保证在任何情況下都无扭转变形，即只
产生弯曲变形，截面如何放置，梁的强度最高。（画出截面放置图，并说明理由。）
三、图示结构中的AB 杆可视为刚体，斜杆CD 为直径d=20mm 的圆形杆，许用应力[σ]=160MPa 。试
求结构的许可载荷[P]。 (15分)
四、图示等直圆轴，已知外力偶矩T A ＝·m,T B ＝·m, T C ＝·m,许用切应力[τ]＝70MPa,许用单位长度扭转角[θ]＝1o/m,剪切模量G ＝80GPpa.试确定该轴的直径。（20分）
P A
答：截面放置如图所示。何载作用在对称面内。因为铸铁的压缩性强于拉伸性能，所以截面上居中性层远的一侧放在压缩区。 P A
解：①求杆DC 的内力： [][]24kN .50N 1024.50101604102014.34d A F 36622dc =?=????=?=≤-σπσ ②求许可载荷：
∑
=0)F (m A ρ
02P 115.15
.1F 22DC =?-?+?
=+?
?=2215.15
.124.5021P []2kN .11P = 解：① 绘制扭矩图，求最大扭矩 m 4.21kN T max ?= ③设计直径 强度条件： []
67mm m 1069.610
702.01021.42.0T
d 2
-3
6
3
3
max
=?=???=≥τ 刚度条件：
五、画出梁的剪力图和弯矩图。（12分）
六、简支梁受力和尺寸如图所示，材料为钢，许用应力[σ]=160MPa，（1）按正应力强度条件分别设计
两种截面的尺寸。（2）比较两种截面的Wz/A 值，以说明那种形式比较经济。(15分)
A
q=15kN/m
(h=2b)
T
·m
?m
解：（1）按正应力强度条件分别设计两种截面的尺寸
m
kN
ql
M?
=
?
=
=120
8
8
15
8
2
2
max
圆截面：[]3
3
6
3
max10
75
.0
10
160
10
120
m
M
W
z
-
?
=
?
?
=
≥
σ
3
（2）圆截面:2
2
03
.0
4
m
d
A=
=
π
,m
A
W
z025
.0
=
矩形截面:2
022
.0
A m
bh=
=, m
W
z034
.0
=
Q
M
解：①求支反力：
8
6
3
6
2
6
R
B
A
=
?
-
?
?
-
?
=
∑m
)
(
14↑
=kN
R
B
2
6
3
6
2
6
R
A
B
=
?
+
?
?
-
?
=
∑m
)
(
4↑
=kN
R
A
②画剪力图和弯矩图
③8kN
Q
max
=
m ax
M在0
Q=处，m
x2
=
2
4
)
(x
x
x
M-
=,
m
kN
M?
=4
max
B
七、图示托架中杆AB 的直径d=40mm ，长度L=800mm ，两端可视为铰支，材料为Q235钢。p λ=100,
s λ=60,a=300MPa,b=.σs =240MPa.（1）试求托架的临界载荷Q C ；（2）若已知工作载荷Q=70kN ，并要求
AB 杆的稳定安全系数[n st ]=2，试问此托架是否安全（20分）
东 北 电 力 学 院 考 试 试 卷
课程名称:材料力学 专业：工管 年级：2003级 学期：04-05学年 第二学期
一、选择题（每小题2分，共计10分。） １、应力和内力有何不同。（ d ）
a 、应力等于内力。
b 、应力等于内力的代数和。
c 、应力是矢量。
d 、应力是内力的集度。 2、实心圆轴受扭，当其直径增加一倍时，则最大剪应力是原来的（ c ） a 、
2
1
倍。 b 、
4
1
倍。 c 、
8
1
倍。 d 、
16
1
倍。
3、关于剪力、弯矩的正负号与坐标的选择有无关系有以下四种说法，那种方法正确。（ a ）
Q
Q
解：①求临界荷载 mm 104
40
4i ====
d A I p s 8010
800
1λλλμλ<<=?=
＝
i
l
属中柔度杆
a Cr MP 8.20814.180300=?-=-=
b a λσ
kN 3.2624
1040108.208A P 6
26
Cr Cr =??
?==-πσ
求托架临界的荷载
()∑=0
F m c
ρ
9.06.08
.06.08.0P Cr 2
2Cr =?-?-?Q
kN 5.173Cr =Ｑ ②时70kN Q
=校核AB 杆是否稳定
[]st Cr n 65.170
173.5
Q Q n 〈工作工作===
AB 杆不安全
a 、它们都与坐标系的选择无关。
b 、它们都与坐标系的选择有关。
c 、剪力正负号与坐标系的选择无关；而弯矩则有关。
d 、剪力正负号与坐标系的选择有关；而弯矩则无关。 4、弯曲正应力公式的应用条件是：（ c ）
a 、适用所有弯曲问题。
b 、纯弯曲、等截面直梁。
c 、平面弯曲、弹性范围。
d 、平面弯曲、剪应力为零。 5、在压杆稳定问题中，临届力什么时候可以用P cr =π2EI /(μl )2计算。（ d ）
a 、很长的杆。
b 、很细的杆。
c 、弹性模量小的杆。
d 、柔度大于一定数值的杆。 二、简答题（每题4分，共计8分） 1、切应力τ正应力σ分别表示什么
答：切应力τ表示沿截面的内力集度（或单位面积上的内力），正应力表示垂直于截面的内力集度（或单位面积上的内力）。
2、试叙述求解静不定梁的变形比较法。
答：选取适当的基本静定梁；利用相应的变形协调条件和物理关系建立补充方程；然后与平衡方程联立解出所有的支座反力。这种解静不定梁的方法，称变形比较法。
三、两钢杆如图所示，已知截面积A 1=1cm 2, A 2=2cm 2；材料的弹性模量E=210GPa,线膨胀系数α＝×10-61/o C 。当温度升40o C
时，试求两杆内的最大应力。（18分）
四、图示传动轴，偶矩m A ＝·m ，m B ＝·m ，m C ＝·m ，许用应力[τ]＝
70Mpa,许用单位长度扭转角[θ]＝1o /m,剪切模量
G ＝80Gpa 。确定该轴的直径。（16分）
m A m C
m B 解：①首先研究变截面杆件
∑=,0X 1B1A1B1A1
N R R 0R R
===-
1N T
l l ?=?；
1
1211
.02.021EA N EA N l Tl l N T
+=
?=?=?α
将已知条件代入得：N N 175001= MPa A N MAX 175********
6
111=?==
-σ ②再研究等截面杆件 列平衡方程：
∑=,0X 2B2A2B2A2
N R R 0R R
===-
列变形几何条件：2N T
l l ?=?；
列物理条件：,1
22EA l
N l Tl l N T =
?=?=?α 12TEA N ?=α MPa TE A N MAX 1051
2
2=?==
ασ
解：① 绘制扭矩图，求最大扭矩
m 4.21kN T max ?=
③设计直径 强度条件：
五、绘制图示静定梁的弯矩图和剪力图。（12分）
六、由铸铁制造的外伸梁，受力和截面尺寸如图所示。其中z 为中性轴。已知铸铁的拉伸许用应力[σ]+=40MPa, 压缩许用应力[σ]-=60MPa 。，I z =×106mm 4。试校核该粱的强度。（
16分）
B
T
·m
B
解：①求支反力
()
∑=0F m c ρ
01222-4F A =??+?
()
↓-=0.5kN F A
()
∑=0F m A ρ
052224F C =??-+?
()
↑=4.5kN F A
②绘制剪力图和弯矩图
4kN
M 4kN
Q max max ==
M
解：①画弯矩图，求-
+max max M M ，
m kN ?=+6max ，m kN M ?-=-3max
校核梁的强度：解：①画弯矩图，求+
m ax M 、-
m ax M ②校核强度
C 截面：
a
a 12
631C c 60MP 41.7MP 10
107.6508
.0104Iz y M <=????==-σa a 22
C t 40MP 9MP .2008
.0104y M <=??=
=
-σ
y 2=y 1=
七、图示托架中的AB 杆，直径d=40mm ，长度l=800mm, 两端可视为铰支，材料为Q235钢，弹性模量E=200GPa ，λp =100,
λs =60, a=310MPa,b= Mpa 。(1)试求托架的临界载荷Q c ；（2）若已知工作载荷Q=70kN ，并要求AB 杆的稳定安全因数[n st ]=2，试问此托架是否安全(16分)
东 北 电 力 学 院 考 试 试 卷
课程名称:材料力学 专业：机械 年级：2004级 学期：05-06学年 第一学期
一、选择题（每小题2分，共计10分。）
１、关于力和变形及位移有下述论述:正确答案是（ C ）
Q
解：①求临界荷载
mm 104
40
4i ====
d A I p s 8010
800
1λλλμλ<<=?=
＝i l
属中柔度杆
a Cr MP 8.20814.180300=?-=-=
b a λσ
kN 3.2624
1040108.208A P 6
26
Cr Cr =??
?==-πσ
求托架临界的荷载
()
∑=0
F m c ρ
9.06.08.06.08.0P Cr 2
2Cr =?-?-?Q
kN 5.173Cr =Ｑ ②时70kN Q =校核AB 杆是否稳定 []st Cr n 65.170
173.5Q Q n 〈工作
工作=== AB 杆不安全
t
M C
t
c σ
a 、有力一定有变形，有力不一定有位移；
b 、没有力就没有变形，因而也就没有位移；
c 、没有力也可以有变形和位移；
d 、没有变形和位移一定没有力。 2、实心圆轴受扭，当其直径增加一倍时，则最大剪应力是原来的（ C ） a 、
2
1
倍； b 、
4
1
倍； c 、
8
1
倍； d 、
16
1
倍。
4、在利用积分计算梁位移时，积分常数主要反映了：( b )
a 、剪力对梁变形的影响；
b 、支承条件与连续条件对梁变形的影响；
c 、横截面形心沿梁轴方向的位移对梁变形的影响；
d 、对挠曲线微分方程误差的修正。 4、平面弯曲时，如何确定中性轴的位置，有以下说法，那种方法正确。（ b ）
a 、 横截面上正应力为零的点之连线即为中性轴；
b 、梁横截面与中性层的交线即为中性轴；
c 、过截面形心且与中性层的交线即为中性轴；
d 、梁的对称面与中性层的交线即为中性轴。 5、在压杆稳定问题中，临界力什么时候可以用P cr =π2EI /(μl )2计算。（ d ）
a 、很长的杆。
b 、很细的杆。
c 、弹性模量小的杆。
d 、柔度大于一定数值的杆。 二、简答题（每题4分，共计8分） 1、切应力τ正应力σ分别表示什么
答：切应力τ表示沿截面的内力集度（或单位面积上的内力），正应力表示垂直于截面的内力集度（或单位面积上的内力）。
2、冬天自来水管因其中的水结冰而被涨裂，但冰为什么不会受水管的反作用而被压碎呢
答：冰在水管内处于三向压缩应力状态，虽然属于脆性材料，但会表现出较大的塑性。所以不会被压碎。
三、两钢杆如图所示，已知截面积A 1=1cm 2, A 2=2cm 2；材料的弹性模量E=210GPa,线膨胀系数α＝×10-61/o C 。当温度升40o C
时，试求两杆内的最大应力。（18分）
四、传动轴的转速n=500r/min,主动轮输入功率P 1=368kW ，从动轮2、3分别输出功率P 2=147kW ，
解：①首先研究变截面杆件
∑=,0X 1B1A1B1A1
N R R 0R R
===-
1N T
l l ?=?；
1
1211
.02.021EA N EA N l Tl l N T
+=
?=?=?α
将已知条件代入得：N N 175001= MPa A N MAX 17510
117500
6111=?==
-σ ②再研究等截面杆件 列平衡方程：
∑=,0X 2B2A2B2A2
N R R 0R R
===-
列变形几何条件：2N T
l l ?=?；
列物理条件：,1
22EA l
N l Tl l N T =
?=?=?α 12TEA N ?=α MPa TE A N MAX 1051
2
2=?==
ασ
解：①求外力偶矩
m
7029N 368
9550P 9550
m 1
1?=?
==
P 3=221kW 。已知[τ]=70MPa ，[θ]=1o/m ，G=80Gpa 。试设计轴的直径。(16分)
五、绘制图示静定梁的弯矩图和剪力图。（12分）
解：①求支反力
()
∑=0
F m B ρ
013012102R A =?+??-?
()
↓-=5kN R A
()
∑=0
F m A ρ
0330-12102R B =???-?
()
↑=55kN R B
②绘制剪力图和弯矩图
m
30kN M 30kN Q max max ?==
六、由铸铁制造的外伸梁，受力和截面尺寸如图所示。其中z 为中性轴。已知铸铁的拉伸许用应力[σ]+=40MPa, 压缩许用应力[σ]-=60MPa 。，I z =×106mm 4。试校核该粱的强度。（16分）
七、图示托架中杆AB 的直径d=40mm ，长度L=800mm ，两端可视为铰支，材料为Q235钢。p λ=100,
s λ=60,a=300MPa,b=.σs =240MPa.（1）试求托架的临界载荷Q C ；（2）若已知工作载荷Q=70kN ，并要求
AB 杆的稳定安全系数[n st ]=2，试问此托架是否安全（20分）
分 ）
b ）
a 、应力在比例及限内。
b 、外力合力的作用线沿杆轴线。 Q
M
t
M C
t
c σ
解：①画弯矩图，求+m ax M 、-m ax M ()∑=0F m c ρ
m 75kN .3F A ?= ()
∑
=0F m A ρ
m 25kN .17F C ?= ②校核强度
C 截面：
a
a 12
621C c 60MP 1MP .4710
107.6508
.0105.4Iz y M <=????==--a a 12
622C t 40MP 5MP .2310
107.6504.0105.4Iz y M <=????==--σ E 截面：
a a 12
621C t 40MP 2MP .3910
107.6508
.0103.75Iz y M <=????==--σ 该梁满足强度要求。
解：①求临界荷载 mm 104
40
4i ====d A I p s 8010
8001λλλμλ<<=?=
＝
i
l
属中柔度杆
a Cr MP 8.20814.180300=?-=-=
b a λσ kN 3.26241040108.208A P 626
Cr Cr =???==-πσ
求托架临界的荷载
()
∑=0F m c ρ 09.06.08.06.08.0P Cr 2
2Cr =?-?-?Q kN 5.173Cr =Ｑ
②时70kN Q =校核AB 杆是否稳定
[]st Cr n 65.170
173.5
Q Q n 〈工作工作===
AB 杆不安全
Q
c 、杆内各截面上的轴力必须相等。
d 、杆件的截面圆形截面。 2、实心圆轴受扭，当其直径增加一倍时，则最大剪应力是原来的（ c ） a 、
2
1
倍。 b 、
4
1
倍。 c 、
8
1
倍。 d 、
16
1
倍。
3、关于剪力、弯矩的正负号与坐标的选择有无关系有以下四种说法，那种方法正确。（ b ）
a 、它们都与坐标系的选择无关。
b 、它们都与坐标系的选择有关。
c 、剪力正负号与坐标系的选择无关；而弯矩则有关。
d 、剪力正负号与坐标系的选择有关；而弯矩则无关。 4、在利用积分计算梁位移时，积分常数主要反映了：( b )
a 、剪力对梁变形的影响。
b 、支承条件与连续条件对梁变形的影响。
c 、横截面形心沿梁轴方向的位移对梁变形的影响。
d 、对挠曲线微分方程误差的修正。 5、在压杆稳定问题中，临界力什么时候可以用P cr =π2EI /(μl )2计算。（ d ）
a 、很长的杆。
b 、很细的杆。
c 、弹性模量小的杆。
d 、柔度大于一定数值的杆。 二、简答题（每题4分，共计8分） 1、切应力τ正应力σ分别表示什么
答：切应力τ表示沿截面的内力集度（或单位面积上的内力），正应力表示垂直于截面的内力集度（或单位面积上的内力）。
2、直径d 和长度l 都相同，而材料不同的两根轴，在相同的扭矩作用下，它们的最大剪应力m ax τ是否相同扭转角φ是否相同为什么
答：轴扭转时最大剪应力p
W T
=
τ
，因为两根轴直径d 和长度l 都相同，所以p W 相同。因此，最大剪应力m ax τ相同。
三、钢制正方形框架，边长a=400mm,重G=500N,用麻绳套在框架外面起吊，如图所示。已知此麻绳在90N 的拉力作用下将被拉断，（1）如麻绳长,试校核其极限强度。（2）因为改变绳的起吊角α可使此绳不断,问绳的长度至少应为若干（18分）
四、传动轴的转速n=500r/min,主动轮输入功率P 1=368kW ，从动轮2、3分别输出功率P 2=147kW ，P 3=221kW 。已知[τ]=70MPa ，[θ]=1o/m ，G=80Gpa 。试设计轴的直径。(16分)
F T
T
解：（1）麻绳长,校核其极限强度
取A 为研究对象如图所示。
∑=0F y 02F G T =- 390N 7.416sin G
F T >==
α
麻绳强度不够。
（2）改变绳的起吊角α使此绳不断,求绳的长度
0.641sin 390N,sin G
F T ><=
αα
设AB 段长为AB L
461.0L 2.0L sin AB
2
2AB >-=α
解得26.0L AB
= 绳的长度1072m 26.022.1L =?+=
B 解：①求外力偶矩
m 2808N 500147
9550n P 9550m m 7029N 500368
9550n P 9550
m 2211?=?==?=?==
五、绘制图示静定梁的弯矩图和剪力图。（12分）
六、由铸铁制成的槽形截面梁，Iz = 40×106
mm 4
，y １
=140mm ，y ２=60mm ，[σ] t =50Mpa ，[σ] c =150Mpa 。试效核该梁
的强度。（20分） 4221kN ?m
T
B
B
解：①求支反力
()
∑=0F m c ρ
01222-4F A =??+?
()
↓-=0.5kN F A
()
∑=0F m A ρ
052224F C =??-+?
()
↑=4.5kN F A
②绘制剪力图和弯矩图
4kN
M 4kN
Q max max ==
+m ax M 、-
m ax M
()
∑=0F m c ρ
m 75kN .3F ?=
七、图示托架，承受荷载Q =10kN ，其中的AB 杆，外径D=50mm ，内径d=40mm ，两端可视为铰支，材料为Q235钢，
弹性模量E=200GPa ，λp =100,λs =60, a=310MPa,b= Mpa 。若规定的稳定安全因数[n st ]=3，试问AB 杆是否稳定(16分)
（1）由截面法可得，由左向右3段杆轴力依次为P 、2P 、－P ，轴力图略。 （2）A N
=
σ，][22max max σσ≤==a
P A N
（3）杆件变形为∑==2
2Ea PL
EA NL L ?
M
t
M C
t
c σ
Q
解：①求临界荷载
16mm 4
40504d D i 2
22
2=+=+=
p s 2.7216
1154
λλλμλ<<==
＝ｉｌ 属中柔度杆 a Cr 7MP .22714.12.72310b a =?-=-=λσ ()87kN .1601044050107.227A P 6226
Cr Cr =?-??==-πσ
②求AB 杆工作时的荷载
()
∑=0F m c ρ
05.1130six P =?-??Q ο工作 30=工作P ③校核AB 杆是否稳定 []st Cr n 36.53087.160P P n 〉工作
工作== AB 杆满足稳定条件
二、
（1）杆件AC 段和杆件BC 段受同样底扭矩作用，AC 为实心杆，BC 为空心杆，故BC 杆是强度薄弱面。
][)
1(164
3max max τεπγτ≤-==
D m
I T p （2）)
1(3244απφ?-==
D G mL
GI TL p
三、
A 点弯矩为0，P 点弯矩为为，
B 点弯矩为0，
C 点弯矩为，各点之间线性分布。 AP 段剪力为，PC 段剪力为。两段杆件剪力分别为常数。
四、
由于结构对称，由竖向平衡条件得A 、C 支座反力均为。 B 点处弯矩最大为2PL
][max max σσ≤=
z W M ，26
1
bh W z =，解得h=3b=207mm
五、
AB 杆受力变形，BC 杆不受力， 只发生刚体变形。 以A 点为原点建立坐标系，AB 段弯矩方程为： M （X ）＝m 0《x 《2a
积分两次，1C mx V EI +='，2125.0C x C mx V EI ++='' 带入边界条件解的021==C C
B 点挠度和转角为EI ma
C B 2==θθ，EI ma V B 22=
C 点挠度为，EI
ma a f V C b C 2
4=+=θ
六、
5040)2
(
2
2
2min
max ±=+-±+=
x y
x y
x τσσσσσ
75.0220=--=
y
x x
tg σστα，04.18=α（由x 轴逆时针转动为最大应力方向。
100313=-=σσσeq
七、
拄失稳沿小刚度平面内发生，对称的z I 为：43
2880000012
1mm bh I z ==
。 mm A
I i z
6.34==
杆的柔度p i
l
λμλ≥==
5.115，故为细长杆，用欧拉公式计算临界力：
KN l EI P cr 7.177)
(2
2==μπ
周建方版材料力学习题解答[第四章]
4-1 图4-13所示钢杆横截面面积为2 100mm A =，如果kN F 20=，钢杆的弹性模量 GPa E 200=，求端面A 的水平位移。 解：（一）绘制轴力图 （二）计算： 4-2拉杆如图4-14所示，求该杆的总伸长量。杆材料的弹性模量GPa E 150=。 题4-2图 解： 4-3 相同材料制成的AB 杆和CD 杆（图4-15），其直径之比为21/d /d CD AB =，若使刚性杆BD 保持水平位置，试求x 的大小。 解： （一） 求反力 （二） 根据条件求解 题4-3图 伸长）(5)10002100010002(100102001020)22(3 3 321mm l l l EA F EA l F l i Ni =?++????=++==Λ∑ mm mm EA l F l i i Ni 1625.010625.11025.11075.3102010150250 101520201015015010151123333=?=?+?== ?????+?????==?---∑l x l F F AB )(-=l x F F CD =
4-4 图4-16所示一均质杆，长为l ，横截面面积为A ，杆重W ，材料的弹性模量为E ，求杆端B 及中间截面C 在自重作用下的位移。 解，如图 题4-4图 4-5 试计算以下各题刚性梁AB 的B 处位移（图4-17）。其它杆件为弹性杆，刚度EA 。 （a ） 4-5（b ） l x x x l r r A A F F A E l F A E l F l l C A C A C A C C C C A A A A CD AB 5 4412 2 =-== ==?=?则：即：?????==-==?= ?∴== -=-=-==?l l A B l l l l B EA Wl EA ql dx x l EA q x EA dx x N l EA Wl l W ql EA ql x l EA q dx x l EA q EA qdx x l x EA dx x N l 8383)()()(2]2[)()()()(22020 02 20 EA ql CC BB B EA ql CC EA ql EA l ql CD ql l l q l F M DC DC A 2 2228'2'24'4224 '24 F 02220 = === ?===??-=∑点的位移：则故：求反力： q EA Fl CC BB B EA Fl CC EC CC EA Fl EA l F EC F l F l F M CD DC DC DC A 6'23'4''2 3 '322'3F 032 3 20 == = =? = ===?-?=∑点位移：根据图的关系：则：故：杆反力：计算B B' C C' E D A
材料力学试卷及答案
成绩 材料力学试题A 教研室工程力学开卷闭卷适用专业班级08机自1、2、3、4班提前期末 班级___________________________ 姓名________________ 学号_____________________ 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、建立平面弯曲正应力公式My*,需要考虑的关系有（）。 A、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； 1 丄 C 3、20、10； D 3、10、20。 考生注意：舞弊万莫做，那样要退学，自爱当守诺，最怕错上错，若真不及格，努力下次过试题共 3页 第1页 （屁力单伸为MP2
材料力学第四章作业答案
4-1 试作下列各轴的扭矩图。 （a ） (b) 4-4 图示圆截面空心轴，外径D=40mm ，内径d=20mm ，扭矩m kN T ?=1，试计算mm 15=ρ的A 点处的扭矩切应力A τ以及横截面上的最大和最小的扭转切应力。
解：P A I T ρ?= )1(32 44απ-=D I p 又mm 20d = D=40mm 5.0==∴D d α 41244310235500)5.01(32)1040(14.3m I p --?=-???= MPa Pa I T P A 7.63107.6310 23550010151016123 3=?=????==∴--ρτ P W T =max τ 9433431011775)5.01(16 )1040(14.3)1(16--?=-???=-=απD W P a Pa W T P MP 9.84109.8410 11775101693 max =?=??==∴-τ 当2'd =ρ时 MPa Pa I T P 4.42104.4210 23550010101016123 3'min =?=????==--ρτ 4-6 将直径d=2mm ，长l=4m 的钢丝一端嵌紧，另一端扭转一整圈，已知切变模量G=80GPa ，试求此时钢丝内的最大切应力m ax τ。 解：r G ?=τ dx d R r R ?? =∴ R=mm d 12= 3331057.1414.321012101---?=???=??=?=∴l dx d R r R π? MPa Pa r G 6.125106.1251057.11080639=?=???=?=∴-τ （方法二：π?2=， l=4 ，P GI Tl =? ，324d I P π=，r Ip W p = ,l Gd W T P πτ==max ）
工程力学--材料力学(北京科大、东北大学版)第4版第七章习题答案
工程力学--材料力学(北京科大、东北大学版)第4版 第七章习题答案 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
第七章 习题 7-1 直径d=2cm的拉伸试件，当与杆轴成斜截面上的切应力 时，杆表面上将出现滑移线。求此时试件的拉力P。 7-2在拉杆的某一斜截面上，正应力为，切应力为。试求最 大正应力和最大切应力。 7-3 已知应力状态如图a、b、c所示，求指定斜截面ab上的应力，并画在单元体上。 7-4已知应力状态如图a、b、c所示，求指定斜截面ab上的应力，并画在单元体上。 7-5求图示各单元体的三个主应力，最大切应力和它们的作用面方位，并画在单元体图上。 7-6 已知一点为平面应力状态，过该点两平面上的应力如图所示，求及主应力、主方向和最大切应力。
7-7 一圆轴受力如图所示，已知固定端横截面上的最大弯曲应力为 40MPa，最大扭转切应力为30 Mpa，因剪力而引起的最大切 应力为6kPa. （1）用单元体画出在A、B、C、D各点处的应力状态； （2）求A点的主应力和最大切应力以及它们的作用面的方位。 7-8 求图示各应力状态的主应力、最大切应力以及它们的作用面的方位。 7-9 设地层为石灰岩，波松比，单位体积重。试计算离地面400m深处的压应力。
7-10 图示一钢制圆截面轴，直径d=60mm,材料的弹性模量E=210Gpa。波松比，用电测法测得A点与水平面成方向 的线应变，求轴受的外力偶矩m。 7-11 列车通过钢桥时，在大梁侧表面某点测得x和y向的线应变 ，材料的弹性模量E=200Gpa， 波松比，求该点x、y面的正应力和。 7-12 铸铁薄壁管如图所示，管的外直径D=200mm,壁厚t=15mm，内压p=4MPa,轴向压力P=200Kn，许用应力，波 松比，试用第二强度理论校核该管的强度。
材料力学试题及答案
一、判断题（正确打“√”，错误打“X ”，本题满分为10分） 1、拉杆伸长后，横向会缩短，这是因为杆有横向应力的存在。( ) 2、圆截面杆件受扭时，横截面上的最大切应力发生在横截面离圆心最远处。( ) 3、两梁的跨度、承受载荷及支承相同，但材料和横截面面积不同，因而两梁的剪力图和弯矩图不一定相同。( ) 4、交变应力是指构件内的应力，它随时间作周期性变化，而作用在构件上的载荷可能是动载荷，也可能是静载荷。( ) 5、弹性体的应变能与加载次序无关，只与载荷的最终值有关。（ ） 6、单元体上最大切应力作用面上必无正应力。( ) 7、平行移轴公式表示图形对任意两个相互平行轴的惯性矩和惯性积之间的关系。（ ） 8、动载荷作用下，构件内的动应力与材料的弹性模量有关。( ) 9、构件由突加载荷所引起的应力，是由相应的静载荷所引起应力的两倍。( ) 10、包围一个点一定有一个单元体，该单元体各个面上只有正应力而无切应力。( ) 二、选择题（每个2分，本题满分16分） 1．应用拉压正应力公式A F N =σ的条件是（ ）。 A 、应力小于比例极限； B 、外力的合力沿杆轴线； C 、应力小于弹性极限； D 、应力小于屈服极限。 2．梁拟用图示两种方式搁置，则两种情况下的最大弯曲正应力之比 ) (m ax )(m ax b a σσ 为 （ ）。 A 、1/4； B 、1/16； C 、1/64； D 3、关于弹性体受力后某一方向的应力与应变关系有如下论述：正确的是 。 A 、有应力一定有应变，有应变不一定有应力； B 、有应力不一定有应变，有应变不一定有应力； C 、有应力不一定有应变，有应变一定有应力； D 、有应力一定有应变，有应变一定有应力。 4、火车运动时，其轮轴横截面边缘上危险点的应力有四种说法，正确的是 。 A ：脉动循环应力： B ：非对称的循环应力； C ：不变的弯曲应力；D ：对称循环应力 5、如图所示的铸铁制悬臂梁受集中力F 作用，其合理的截面形状应为图（ ） (a) (b)
材料力学试卷及答案套完整版
材料力学试卷及答案套 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-
材料力学4 一、选择题（每小题2分，共计10分。） １、应力和内力有何不同。（） a、应力等于内力。 b、应力等于内力的代数和。 c、应力是矢量。 d、应力是内力的集度。 2、实心圆轴受扭，当其直径增加一倍时，则最大剪应力是原来的 （）
a 、21倍。 b 、41倍。 c 、81倍。 d 、 16 1倍。 3、关于剪力、弯矩的正负号与坐标的选择有无关系有以下四种说法，那种方法正确。（ ） a 、它们都与坐标系的选择无关。 b 、它们都与坐标系的选择有关。 c 、剪力正负号与坐标系的选择无关；而弯矩则有关。 d 、剪力正负号与坐标系的选择有关；而弯矩则无关。 4、弯曲正应力公式的应用条件是：（ ） a 、适用所有弯曲问题。 b 、纯弯曲、等截面直梁。 c 、平面弯曲、弹性范围。 d 、平面弯曲、剪应力为零。 5、在压杆稳定问题中，临届力什么时候可以用P cr =π2EI /(μl )2计算。（ ） a 、很长的杆。 b 、很细的杆。 c 、弹性模量小的杆。 d 、柔度大于一定数值的杆。
二、简答题（每题4分，共计8分） 1、切应力τ正应力σ分别表示什么？ 2、试叙述求解静不定梁的变形比较法。 三、两钢杆如图所示，已知截面积A 1=1cm 2, A 2=2cm 2；材料的弹性模量 E=210GPa,线膨胀系数α＝12.5×10-61/o C 。当温度升40o C 时，试求两杆内的最大应力。（18分） ·m ，m B ＝7.20kN ·m ，m C ＝4.21kN ·m ，许 [θ]＝1o /m,剪切模量G ＝80Gpa 。确定该轴的直径。（16分） 五、绘制图示静定梁的弯矩图和剪力图。（12分） m m m
材料力学第五版课后题答案
材料力学第五版课后答案 [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**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=
材料力学试题及答案
一、回答下列各题（共4题，每题4分，共16分） 1、已知低碳钢拉伸试件，标距mm l 1000=，直径mm d 10=，拉断后标距的长度变为mm l 1251=，断口处的直 径为mm d 0.61 =，试计算其延伸率和断面收缩率。 答：延伸率%25%100100 100 125%100001=?-=?-= l l l δ 断面收缩率%64%100))(1(%100211=?-=?-= d d A A A δ 2、试画出图示截面弯曲中心的位置。 3、梁弯曲剪应力的计算公式z z QS = τ，若要计算图示矩形截面A 点的剪应力，试计算z S 。 232 3 )84(41bh h h hb S z =+= 4、试定性画出图示截面截面核心的形状（不用计算）。 二、绘制该梁的剪力、弯矩图。（15分） 矩形 圆形 矩形截面中间 挖掉圆形 圆形截面中间 挖掉正方形 4
三、图示木梁的右端由钢拉杆支承。已知梁的横截面为边长等于0.20m 的正方形,q=4OKN/m,弹性模量 E 1＝10GPa ；钢拉杆的横截面面积A 2＝250mm 2 ,弹性模量E 2=210GPa 。试求拉杆的伸长l ?及梁中点沿铅垂方向的位移?。（14分） 解：杆受到的拉力kN q F N 402 2== m EA l F l N 00228.010 25010210310406 93=?????==?- 梁中点的挠度： m I E ql A E l F w l N c 00739.012 2 .0101038421040500114.0384521214 94 314122=? ?????+ =+=+?=?四、砖砌烟窗高m h 30=，底截面m m -的外径m d 31=，内径m d 22=，自重kN P 20001=，受 m kN q /1=的风力作用。试求：（1）烟窗底截面m m -的最大压应力；（2）若烟窗的基础埋深m h 40=， 基础及填土自重按kN P 10002=计算，土壤的许用压应力MPa 3.0][=σ，圆形基础的直径D 应为多大？（20分） 注：计算风力时，可略去烟窗直径的变化，把它看成是等截面的。 F s M m kN q /20=kN 20m kN ?160A B C m 10m 2112kN 88kN 20kN 5.6m 40kNm 150.3kNm 160kNm
(整理)材料力学中国建筑工业出版社第四章弯曲内力答案
解：分别先后用1-1、2-2、3-3截面将杆切开，取右边部分研究，整个构件是平衡的，则脱离体也应该平衡。受力如图(b)、(c)、(d)所示。内力一定要表标成正方向，剪力绕脱离体内任一点有顺时转动趋势；而表弯矩时，可视杆内任点为固定，使下侧纤维受拉 的变矩为正。 如图（b ）: 如图（c ）: 如图（d ）: 4-1c 求指定截面的剪力和弯矩。 4-2cfh 写出下列各梁的剪力方程、弯矩方程，并作剪力图和弯矩图。 题4-2c V M kN · M V 题4-2f ·题4-2h 2 30q l 27 (a )(b ) M P 1111 10 000()0O Y V qa V qa M qa M M F ?=-==???→→? ??-??===????∑∑2(e ) M (d ) a (c ) a 3332 33000()0O Y V qa V qa M qa a M qa M F ?==-=????→→???+?==-=????? ∑∑ 2222 20 000()0O Y V qa V qa M M qa a M M F ?=-==???→→? ??--?===????∑∑
4-3dfgh 用微分关系作下列各梁的剪力图和弯矩图 4kN ·m + 题4-3d 10.25 M kN ·m) V kN)- - 1243.5-1 0.25 - + 3 2 2 + -题4-3f M 图 8 5Pl 8 3Pl 16 Pl P/4 -43.5 --12 M kN ·m) V kN) 24+ + - 26.25 7.57.5 题4-3g 5P/4 + P=15kN +-24 313.875 3 13.875 qa M 图 V 图2 qa + - 2 + -2qa +-qa 2qa 题4-3h M kN ·V kN) 3.125 4-6 起吊一根自重为q （N/m ）的等截面钢筋混凝土梁，问起吊点的合理位置x 应为多少（令梁在吊点处和中点处的最大正负弯矩的绝对值相等）
浙江工业大学材料力学第7章答案
浙江工业大学材料力学第7章答案
7.1 一实心圆杆1，在其外依次紧套空心圆管2和3。设三杆的抗拉刚度分别为E 1A 1、E 2A 2及E 3A 3，此组合杆承受轴向拉力F ，三杆之间无相对摩擦。试求组合杆的伸长量。 解：平衡方程：F F F F N N N =++3 2 1 （1） 变形协调方程： 3 33 222111A E l F A E l F A E l F N N N == （2） 方程（1）和（2）联立求解，得到： 3 3 2 2 1 1111 A E A E A E A FE F N ++= 3322112 22A E A E A E A FE F N ++= 3 322113 33A E A E A E A FE F N ++= 组合杆的伸长量为： 3 32211111A E A E A E Fl A E l F l N ++= = ? 7.2 在温度为2?C 时安装铁轨，两相邻段铁轨间预留的空隙为Δ＝1.2mm 。当夏天气温升为40?C 时，铁轨内的温度应力为多少？已知：每根铁轨长度为12.5m ，E ＝200GPa ，线膨胀系数α＝12.5×10-6 m /m ??C 。 解：没有约束情况下，铁轨自由热膨胀时的伸长量 mm 9375.5m 109375.55.12)240(105.1236=?=?-??=???=?--l T l T α （1） 温度应力引起的铁轨长度变形为 mm 0625.010 200105.123 3 σσσσ =???===?E l EA l F l N （温度应力σ的单位为MP a ） （2）
变形协调条件为 ?=?-?σ l l T （3） 方程（1）、（2）和（3）联立求解，可得 MPa 8.75=σ（压应力） 7.3 图示结构中，①、②和③三杆材料与截面相同，弹性模量为E ，横截面面积为A ，横杆CD 为刚体。求三杆所受的轴力。 解：平衡方程 F F F F N N N =++3 2 1 （1） 31=?-?a F a F N N （2） F F N 1 F N 2F N 3 变形协调方程： 3 12l l l ?+?=? （3） 物理方程： EA l F l N 1 1 2? EA l F l N 22=? EA l F l N 33= ? 代入方程（3），可得补充方程 3 1 2 3 1 2 22N N N N N N F F F EA l F EA l F EA l F +=?+= （4） F C ①②③ D l l a a F ?l 1 ?l 2 ?l 3D C ① ② ③
材料力学第四五章复习题资料
第四章 截面图形几何性质 1．由惯性矩的平行移轴公式，2Z I 的答案有四种： （A ）2Z I =1Z I +3 bh / 4； （B ）2Z I =Z I +3bh / 4； （C ）2Z I =Z I +3 bh ； （D ）2Z I =1Z I +3 bh ； 正确答案是 。 2．c z 是形心轴，c z 轴以下面积对c z 轴的静矩Zc S 有四种答案： （A ）2/2 1ah ； （B ）2/12 h a ； （C ）)2/(2a h ab +； （D ）)(2a h ab +； 正确答案是 。 3．一空心圆外径为D ，内径为d ，一实心圆直径也是D ，证明空心圆惯性半径大于实心圆半径。 Z h h h Z 1 Z 2 1 z h 2
4．为使y 轴成为图形的形心轴，求出应去掉的a 值。 10 10 10
第五章 弯曲内力 1．图示梁弯矩图中，max M 之值为： （A ）2/32 qa ； （B ）2 2.1qa ； （C ）2 6.1qa ； （D ）2 qa ； 正确答案是 d 。 2．梁受力如图，在B 截面处： （A ）Q 图有突变，M 图连续光滑； （B ）Q 图折角（或尖角），M 图连续光滑； （C ）Q 图有折角，M 图有尖角； （D ）Q 图有突变，M 图有尖角； 正确答案是 d 。 3．悬臂梁受载如图，其弯矩图有三种答案 ：图（A ）、图（B ）、图（C ）。 正确答案是 c 。 q (-) (+) │M │max q qa 3qa 2/2 qa 2 (+) (A) (+) 3qa 2/2 qa 2 (C) (+) 4qa 2/3 qa 2 (B)
材料力学试题及答案完整版
材料力学试题及答案 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
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% 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θ。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 、θ B 、θ C 、θ D 、2θ 4.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εx 可表示为（ ） A 、E y σ B 、)(1 y x E μσσ- C 、)(1x y E μσσ- D 、G τ 6. A 、线位移 B 、转角 C 、线应变 D 7. 塑性材料的名义屈服应力使用（ ） A 、σS 表示 B 、σb 表示 C 、σp 表示 D 、σ表示 8.拉（压）杆应力公式A F N =σ的应用条件是（） A 、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θ。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 、2θ B 、4θ C 、8θ D 、16θ x
材料力学习题与答案
第一章 包申格效应：指原先经过少量塑性变形，卸载后同向加载，弹性极限（σP）或屈服强度（σS）增加；反向加载时弹性极限（σP）或屈服强度（σS）降低的现象。 解理断裂：沿一定的晶体学平面产生的快速穿晶断裂。晶体学平面－－解理面，一般是低指数，表面能低的晶面。 解理面：在解理断裂中具有低指数，表面能低的晶体学平面。 韧脆转变：材料力学性能从韧性状态转变到脆性状态的现象（冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂，断口特征由纤维状转变为结晶状）。 静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度。是一个强度与塑性的综合指标，是表示静载下材料强度与塑性的最佳配合。 可以从河流花样的反“河流”方向去寻找裂纹源。 解理断裂是典型的脆性断裂的代表，微孔聚集断裂是典型的塑性断裂。 5.影响屈服强度的因素 与以下三个方面相联系的因素都会影响到屈服强度 位错增值和运动 晶粒、晶界、第二相等
外界影响位错运动的因素 主要从内因和外因两个方面考虑 （一）影响屈服强度的内因素 1．金属本性和晶格类型（结合键、晶体结构） 单晶的屈服强度从理论上说是使位错开始运动的临界切应力，其值与位错运动所受到的阻力（晶格阻力－－派拉力、位错运动交互作用产生的阻力）决定。 派拉力： 位错交互作用力 （a是与晶体本性、位错结构分布相关的比例系数，L是位错间距。）2．晶粒大小和亚结构 晶粒小→晶界多（阻碍位错运动）→位错塞积→提供应力→位错开动→产生宏观塑性变形。 晶粒减小将增加位错运动阻碍的数目，减小晶粒内位错塞积群的长度，使屈服强度降低（细晶强化）。 屈服强度与晶粒大小的关系： 霍尔－派奇（Hall-Petch) σs= σi+kyd-1/2 3．溶质元素 加入溶质原子→（间隙或置换型）固溶体→（溶质原子与溶剂原子半径不一样）产生晶格畸变→产生畸变应力场→与位错应力场交互运动→使位错受阻→提高屈服强度（固溶强化）。 4．第二相（弥散强化，沉淀强化） 不可变形第二相
习题解答[第七章]
7-1 两端铰支的圆截面受压钢杆（Q235钢），已知m d m l 05.0,2==(图7-10)，材料的弹性模量GPa E 200=。试求该压杆的临界力。 解：kN l EI F cr 4.151) 21() 64 05 .0(10200) (2 4 9 22 2 =?????= =ππμπ 题7-1图 7-2 图7-11所示压杆为工字形钢，已知其型号为I 18、杆长m l 4=、材料弹性模量GPa E 200=，试求该压杆的临界力。 解：查表得I18，4 8 4 8 10 122101660m I m I y x --?=?= 所以取y I 计算 kN l EI F cr 5.150) 41(10 12210200) (2 8 92 22 =?????= = -π μπ 题7-2图 7-3 图7-12所示为三个支承情况不同的圆截面压杆，已知各杆的直径及所用材料均相同，问哪个杆的临界力最大？ 题7-3图 解：2 2 22 1) (l EI l EI F cr πμπ= = 2 2 2 2 2 2 28.0) 6.1 7.0() (l EI l EI l EI F cr ππμπ? =?= = 2 2 2 2 2 2 323.1) 8.17.0() (l EI l EI l EI F cr ππμπ? =?= =
所以第三种情况的临界应力最大。 7-4 一矩性截面压杆，在图7-13所示平面内两端均为铰支，出平面内两端均不能转动（图示为在平面内的支承情况），已知b 5.2h =，问压力F 逐渐增大时，压杆将于哪个平面内失稳？ 解： （1） 图示平面内 2 4 22 3 2 2 2 13.1) 1(12) (l Eb l bh E l EI F cr ππμπ? =??= = （2） 出平面内 2 4 22 3 2 2 2 28.0) 5.0(12) (l Eb l hb E l EI F cr ππμπ? =?? == 所以出平面内容易失稳。 题7-4图 7-5 图7-14所示为槽形型钢受压杆，两端均为球铰。已知槽钢的型号为16a ，材料的比例极限MPa p 200=σ ，弹性模量GPa E 200=。试求可用欧拉公式计算临界力的最小长度。 解：查表得[16a 的i y =1.83cm=0.0183m p cr i l E E σμπλ πσ≤== 2 2 2 2 ) ( 2 2 σ πλE ≥ 6 9 22 10 20010 2000183.0???? =≥πσ πp E i l l min =1.82m 题7-5图 7-6 图7-15所示结构由两根圆截面杆组成，已知两杆的直径及所用的材料均相同，且两杆均为大柔度杆，问：当F （方向垂直向下）从零开始逐渐增加时，哪个杆首先失稳？（只考虑在平面内） 解： 60sin 45sin NBC NAB F F = F F F NBC NAB =+0 60 cos 45 cos F F F F NBC NAB 535.0656.0== cr AB AB cr F h EI l EI F 5.05.0) (2 2 2 2 =? == ?πμπ 题7-6图
材料力学试题及答案
材料力学试题及答案Revised on November 25, 2020
1.轴的扭转剪应力公式τρ=T I P ρ适用于如下截面轴( C ) A.矩形截面轴 B.椭圆截面轴 C.圆形截面轴 D.任意形状截面轴 2.用同一材料制成的实心圆轴和空心圆轴，若长度和横截面面积均相同，则抗扭刚度较大的是哪个( C ) A. 实心圆轴 B.空心圆轴 C.两者一样 D.无法判断 3.矩形截面梁当横截面的高度增加一倍、宽度减小一半时，从正应力强度考虑，该梁的承载能力的变化为( B ) A.不变 B.增大一倍 C.减小一半 D.增大三倍 4.图示悬臂梁自由端B 的挠度为( B ) A.ma a EI ()l -2 B. ma a EI 32()l - C.ma EI D. ma a EI 22()l - 5.图示微元体的最大剪应力τmax 为多大( A ) A. τmax =100MPa B. τmax =0 C. τmax =50MPa D. τmax =200MPa 6.用第三强度理论校核图示圆轴的强度时，所采用的 强度条件为( D ) A. P A M W T W Z P ++()()242≤［σ］ B.P A M W T W Z P ++≤［σ］ C. ()()P A M W T W Z P ++22≤［σ］ D. ( )()P A M W T W Z P ++242≤［σ］ 7.图示四根压杆的材料、截面均相同，它 们在纸面内失稳的先后次序为( A ) A. (a),(b),(c),(d) B. (d),(a),(b),(c) C. (c),(d),(a),(b) D. (b),(c),(d),(a) 8.图示杆件的拉压刚度为EA ，在图示外 力作用下 其变形能U 的下列表达式哪个是正确的 ( A ) A. U=P a EA 22 B. U=P EA P b EA 2222l + C. U=P EA P b EA 2222l - D. U=P EA P b EA 2222a +
材料力学第五版孙训芳课后习题答案(较全)
材料力学第五版课后答案孙训芳 [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(2 2 m 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 +-=+?-=， 22 11 222)(u d x l d d x A ?=??? ??+-=ππ，dx l d d du d x l d d d 2)22(12112 -==+- du d d l dx 122-=，)()(22)(221212u du d d l du u d d l x A dx -?-=?-=ππ 因此， )()(2)()(202100 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 11 221021221)(21)(2?? ???? ??????+--=??? ???-=ππ ???? ? ? ??? ???-+ --=21221)(2111 221d d l l d d d d E Fl π ??? ???--= 122122)(2d d d d E Fl π2 14d Ed Fl π= [习题2-10] 受轴向拉力F 作用的箱形薄壁杆如图所示。已知该材料的弹性常数为ν,E ，试求C 与D 两点间的距离改变量CD ?。 解：EA F E A F νν νεε- =-=-=/' 式中，δδδa a a A 4)()(2 2 =--+=，故：δ ν εEa F 4' - = δνεEa F a a 4'-==?， δ νE F a a a 4' -=-=?
材料力学_第二版_范钦珊_第4章习题答案
材料力学_第二版_范钦珊_第4章习题答案 第4章 弹性杆件横截面上的切应力分析 4－1 扭转切应力公式p /)(I M x ρρτ=的应用范围有以下几种，试判断哪一种是正确的。 （A ）等截面圆轴，弹性范围内加载； （B ）等截面圆轴； （C ）等截面圆轴与椭圆轴； （D ）等截面圆轴与椭圆轴，弹性范围内加载。 * 正确答案是 A 。 解：p )(I M x ρρτ=在推导时利用了等截面圆轴受扭后，其横截面保持平面的假设，同时推导过程中还应用了剪切胡克定律，要求在线弹性范围加载。 4－2 两根长度相等、直径不等的圆轴受扭后，轴表面上母线转过相同的角度。设直径大的轴和直径小的轴的横截面上的最大切应力分别为max 1τ和max 2τ，切变模量分别为G 1和G 2。试判断下列结论的正确性。 （A ）max 1τ＞max 2τ； （B ）max 1τ＜max 2τ； （C ）若G 1＞G 2，则有max 1τ＞max 2τ； （D ）若G 1＞G 2，则有max 1τ＜max 2τ。 正确答案是 C 。 - 解：因两圆轴等长，轴表面上母线转过相同角度，指切应变相同，即γγγ==21由剪切胡克定律γτG =知21G G >时，max 2max 1ττ>。 4－3 承受相同扭矩且长度相等的直径为d 1的实心圆轴与内、外径分别为d 2、)/(222D d D =α的空心圆轴，二者横截面上的最大切应力相等。关于二者重之比（W 1/W 2）有如下结论，试判断哪一种是正确的。 （A ）34)1(α-； （B ）)1()1(2234αα--； （C ）)1)(1(24αα--； （D ）)1/()1(2324αα--。 正确答案是 D 。 解：由max 2max 1ττ=得 ) 1(π16π1643 231α-=d M d M x x 即 31 42 1)1(α-=D d （1） @ ) 1(22 22 12121α-==D d A A W W （2） （1）代入（2），得 2 3 24211) 1(αα--=W W 4－4 由两种不同材料组成的圆轴，里层和外 层材料的切变模量分别为G 1和G 2，且G 1 = 2G 2。圆轴尺寸如图所示。圆轴受扭时，里、外层之间无相对滑动。关于横截面上的切应力分布，有图中所示 的四种结论，试判断哪一种是正确的。 正确答案是 C 。 解：因内、外层间无相对滑动，所以交界面上切应变相等21γγ=，因212G G =，由剪切胡克定律得交界面上：212ττ=。 … 习题8-4图 习题4-5图
材料力学答案第二章
第二章 拉伸、压缩与剪切 第二章答案 2.1 求图示各杆指定截面的轴力，并作轴力图。 40kN 50kN 25kN （a ） 4 4F R F N 4 40kN 3 F N 3 25kN 2F N 2 20kN 11 F N 1 解： F R =5kN F N 4 =F R =5 kN F N 3 =F R +40=45 kN F N 2 =-25+20=-5 kN F N 1 =20kN 45kN 5kN 20kN 5kN
（b ） 1 10kN 6kN F N 1=10 kN F N 2=10-10=0 F N 3 =6 kN 1—1截面：2—2截面：3—3截面：10kN F N 1 1 1 10kN 10kN 2 2 F N 2 6kN 33 F N 3 2.2 图示一面积为100mm ?200mm 的矩形截面杆，受拉力F = 20kN 的作用，试求：（1）6 π = θ的斜截面m-m 上的应力；（2 ）最大正应力max σ和最大剪应力max τ的大小及其作用面的方位角。 解： 320101MPa 0.10.2 P A σ?===?2 303cos 14 σσα==?=3013 sin600.433MPa 222 σ τ==?=max 1MPa σσ==max 0.5MPa 2 σ τ= =F 2.3 图示一正方形截面的阶梯形混凝土柱。设重力加速度g = 9.8m/s 2, 混凝土的密度为 33m /kg 1004.2?=ρ，F = 100kN ，许用应力[]MPa 2=σ。试根据强度条件选择截面宽度a
和b 。 b a 解： 2 4, a ρ ?3 42 2.0410ρ=??11[] a σσ= 0.228m a ≥ = =22 342424431001021040.2282104a b b ρρ=?+?=??+???+???2[], b σσ≥0.398m 398mm b ≥ == 2.4 在图示杆系中，AC 和BC 两杆的材料相同，且抗拉和抗压许用应力相等，同为[]σ。BC 杆保持水平，长度为l ，AC 杆的长度可随θ角的大小而变。为使杆系使用的材料最省，试求夹角θ的值。 F F N F θθsin ,0sin ,022F F F F F N N Y = =-=∑F F F F F N N N X θ θ θsin cos ,0cos ,01 12==-=∑1 A =2A A 2A 1解：
材料力学试卷及其答案
《材料力学》试卷A （考试时间:9０分钟; 考试形式: 闭卷） (注意:请将答案填写在答题专用纸上,并注明题号。答案填写在试卷与草稿纸上无效）一、单项选择题（在每小题得四个备选答案中,选出一个正确答案，并将正确答案得序号填 在题干得括号内。每小题2分,共２０分) 1.轴得扭转剪应力公式＝适用于如下截面轴( ） A、矩形截面轴Ｂ、椭圆截面轴 Ｃ、圆形截面轴Ｄ、任意形状截面轴 ２.用同一材料制成得实心圆轴与空心圆轴,若长度与横截面面积均相同,则抗扭刚度较大得就是哪个?( ) A、实心圆轴 B、空心圆轴 C、两者一样 D、无法判断３.矩形截面梁当横截面得高度增加一倍、宽度减小一半时,从正应力强度考虑,该梁得承载能力得变化为( ) A、不变 B、增大一倍Ｃ、减小一半D、增大三倍 ４.图示悬臂梁自由端B得挠度为() A、B、C、Ｄ、 ５.图示微元体得最大剪应力τmａx为多大?( ) A、τmａx＝100ＭPa B、τmaｘ=０ Ｃ、τmax=5０ＭPa Ｄ、τmax=2００MPa 6.用第三强度理论校核图示圆轴得强度时,所采用得强 度条件为( ) A、≤［σ] B、≤［σ］ C、≤[σ］ D、≤[σ］ 7.图示四根压杆得材料、截面均相同,它们 在纸面内失稳得先后次序为( ） A、(ａ),(b）,（c),(d） B、(d),（a),(b),(c) Ｃ、(ｃ),(ｄ)，(a),（ｂ) Ｄ、（b)，（ｃ)，(d),(a） ８.图示杆件得拉压刚度为EA，在图示外 力作用下 其变形能U得下列表达式哪个就是正
确得?( ) A、Ｕ= B、U＝ C、Ｕ= D、U= 9.图示两梁抗弯刚度相同,弹簧得刚度系数也相同,则两梁中最大动应力得关系为（） A、(σd) a =(σd) b B、（σｄ）a >(σd)ｂ C、（σd) a <(σd)ｂ Ｄ、与h大小有关 二、填空题(每空1分，共２0分) 1.在材料力学中，为了简化对问题得研究, 特对变形固体作出如下三个假设：____＿__,______＿,＿＿__＿__。 2.图示材料与长度相同而横截面面积不同得两杆,设材料得重度为γ，则在杆件自重得作用下,两杆在ｘ截面处得应力分别为σ（1)=＿＿_＿___，σ(2)=_____＿_。 ３．图示销钉受轴向拉力P作用,尺寸如图,则销钉内得剪应力τ＝__＿____,支承面得挤压应力σbs=_＿__＿__。 4.图示为一受扭圆轴得横截面。已知横截面上得最大剪应力τmａx=4０ＭPa,则横截面上A点得剪应力τＡ=______＿。 5.阶梯形轴得尺寸及受力如图所示，其AB段得最大剪应力τｍaｘ１与BC段得最大剪应力τ ?之比=_＿___＿＿。 max2 6.图示正方形截面简支梁，若载荷不变而将截面边长增加一倍,则其最大弯曲正应力为原来得____＿＿_倍,最大弯曲剪应力为原来得_＿＿__＿_倍。