《材料力学》课后习题答案 详细
材料力学课后习题答案
3
cos 45o 0 ， N 3 0
由对称性可知， CH 0 ， N1 N 2 0.5F 0.5 20 10(kN) （2）求 C 点的水平位移与铅垂位移。 A 点的铅垂位移： l1
N1l 10000 N 1000mm 0.476mm EA1 210000 N / mm2 100mm 2 N 2l 10000 N 1000mm 0.476mm EA2 210000 N / mm 2 100mm 2
2 Fl 2 Fl 1 1 d E (d1 d 2 ) u 0 E (d1 d 2 ) d 2 d 1 x 1 2 2l 0
l
l
2 Fl 1 1 d d1 E (d1 d 2 ) d 2 d 1 l 1 2 2 2l
A1 0.25 3.14 12 2 113mm2 ； A2 0.25 3.14 152 177mm2
故： A
1 18117 2 1414 256212 1600 ( ) 1.366(mm) 35000 210000 113 210000 177
2求弹性模量nlea习题2101试证明受轴向拉伸压缩的圆截面杆横截面沿圆周方向的线应变等于直径方向的线应变2一根直径为的圆截面杆在轴向力作用下直径减小了00025mm
[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：
l
0
1 fdx F , 有 kl 3 F , k 3F / l 3 3
[习题 2-17] 简单桁架及其受力如图所示，水平杆 BC 的长度 l 保持不变，斜杆 AB 的长度 可随夹角 的变化而改变。 两杆由同一种材料制造， 且材料的许用拉应力和许用压应力相等。 要求两杆内的应力同时达到许用应力，且结构的总重量为最小时，试求： （1）两杆的夹角；
章习题参考答案材料力学课后习题题解
C
C
FAC
FCB
FA
FAC BF FA
FCB
FAB
F
FAD FAB
FBD
D (a)
FAD
FBD
D
解 （a）受力分析如图，由C点平衡可知：F’AC=F’CB=0； 由D点平衡可知： F’AD=F’BD=0；再由A点的平衡：
F x=0:F A B=F因此
LAB
FABl EA
Fl EA
（b）受力分析如图， 由C点平衡可知：
1.5m 1m
①
F A
a 2m
② B
解：受力分析如图
FN1
F
FN2
M A
0:
2FN2
Fa
0
A
a
B
FN2
1 2
Fa
2m
M B 0 :F 2 a 2 F N 1 0 ,F N 1 2 2 a F
L1
L2
FN1l1 E1 A1
FN2l2 E2 A2
F 2 - a l1 Fal2
2E1 A1
载[F]。
解：受力分析如图
C
A
Fy 0:
FBC sin60o FBA sin30o 0 (1)
Fx 0:
FBA cos30o FBC cos60o F 0 (2)
o
F60
FBC
o
F60
B
FBA
B
联立（1）和（2）解得：FBC=25kN;FBA=43.3kN。查型钢表 可得：ABC=6.928cm2，
FN
α
pαcos 30o
FN0 4
b
a
sα
pα
bτ α
τ α p α s in 3 0 o F A N 0c o s3 0 o s in 3 0 o 2 0 5 0 1 0 0 34 3 1 7 .3 2 M P a
材料力学课后答案
材料力学课后答案材料力学是一门研究材料的结构和性质以及力学行为的学科。
以下是材料力学课后习题的答案。
1. 对于一个材料试验样品的拉伸测试，如何计算应力和应变？答：应力是试样受到的外部力除以其截面积，应变是试样的长度变化除以其原始长度。
2. 当一根钢条受到拉伸力时，它的截面积会变大还是变小？为什么？答：当钢条受到拉伸力时，它的截面积会减小。
这是因为外部力导致钢条内部发生塑性变形，使其截面积减小。
3. 什么是杨氏模量？如何计算？答：杨氏模量是表征材料在受到应力时的变形能力的物理量。
它可以通过应力与应变之间的比率来计算，即杨氏模量=应力/应变。
4. 什么是泊松比？如何计算？答：泊松比是一个无量纲的物理量，它描述了材料在拉伸或压缩时的横向收缩量与纵向伸长量之间的比例关系。
它可以通过横向应变与纵向应变之间的比率来计算，即泊松比=横向应变/纵向应变。
5. 什么是屈服强度？如何确定屈服强度？答：屈服强度是材料在受到应力时开始产生塑性变形的应力值。
它可以通过拉伸测试或压缩测试中的应力-应变曲线来确定，屈服强度对应于曲线上的屈服点。
6. 材料的断裂强度是什么？如何计算？答：材料的断裂强度是指材料在受到拉伸或压缩的最大应力值。
它可以通过拉伸测试或压缩测试中的应力-应变曲线来确定，断裂强度对应于曲线上的断裂点。
7. 什么是韧性？如何评价材料的韧性？答：韧性是材料在受力过程中吸收能量的能力。
可以通过材料的断裂能量来评价韧性，断裂能量是在材料断裂前吸收的总能量。
8. 什么是冷加工和热加工？它们对材料性能有何影响？答：冷加工是在室温下对材料进行塑性变形，而热加工是在高温下对材料进行塑性变形。
冷加工会使材料变硬和脆化，而热加工则会使材料变软和韧性增加。
以上是材料力学课后习题的答案，希望对你的学习有所帮助。
如果有任何疑问，请随时向我提问。
材料力学课后作业
和弯矩方程绘制剪力图和弯矩图。
32、如图示，设q、a均为己知。求：梁的剪力方程和弯矩方程并根据剪力方程
和弯矩方程绘制剪力图和弯矩图。
33、如图示，设q、a均为己知。求：梁的剪力方程和弯矩方程并根据剪力方程
和弯矩方程绘制剪力图和弯矩图。
《材料力学》课后作业
1、试作图示各杆的轴力图。
2、求图示各杆 和 横截面上的轴力，并作轴力图。
答案：
3、 求图示阶梯状直杆横截面 、 和 上的轴力，并作轴力图。如横截面面积 ， ， ，求各横截面上的应力。
答案：
4、 图示一混合屋架结构的计算简图。屋架的上弦用钢筋混凝土制成。下面的拉杆和中间竖向撑杆用角钢构成，其截面均为两个 的等边角钢。已知屋面承受集度为 的竖直均布荷载。求拉杆 和 横截面上的应力。
40、割刀在切割工件时，受到F=1KN的切削力作用，割刀尺寸如图所示，若割刀的许用弯曲正应力〔σ〕=200MPa。试校核割刀的弯曲正应力强度。
答案：σmax=200MPa
41、图示为一承受纯弯曲的铸铁梁，其截面为⊥形，材料的拉伸和压缩许用应力之比
〔σ+〕/〔σ-〕=1/4。求水平翼板的合理宽度b。
答案：b=510mm
答案：σA=σD=-163.5MPaσB=38.8 MPaσC=58.8 MPa
38、矩形截面的悬臂梁受集中力和集中力偶作用，如图所示。试求Ⅰ-Ⅰ截面和固定端Ⅱ-Ⅱ截面上A、B、C、D四点处的正应力。
答案：I-I截面：σA=-7.41MPaσB=4.94MPaσC=0σD=7.41MPa
I-I截面：σA=9.26MPaσB=-6.18MPaσC=0σD=-9.26MPa
材料力学课后习题答案
27.5mm
取： h 48.3mm b 2h 32.2mm 3
三、图示杆件由Q235钢制成，该材料的弹性极限σp=200MPa，屈服极限σs= 235MPa ，弹 性模量E=200GPa，中长杆经验公式σcr=304 -1.12λ ，其中σcr单位为MPa， λ为压杆的柔度。 （1）试画临界应力总图并在图中标出特征点。（2）图中杆为d=35mm的实心圆杆，稳定安 全系数nst=2.4，试校核该杆的稳定性。
1 2
l
l
2 3
l)
5l 3 3EI
1F
1 EI
(ml l
ml
l) 2
3l 2 2EI
X1
1F
11
9m 10l
m
M MF M 0 X1
MF ：
9m /10
m /10
1 M0 ： m /10
M max
MD
m
M： m
知识回顾 Knowledge Review
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例、图示矩形截面钢杆受偏心拉伸，用应变片测得上、下表面的轴向线应变分别为
εa=0.62×10-3， εb=0.18×10-3 ，材料的 E=200GPa，[σ]=120MPa 。试校核其强度并 求 F 和偏心距 e 。
a
F
解:图示偏心拉伸钢杆危险点为各截面上 边缘处，杆内各点均为单向应力状态 F
e
解: 一次拉压超静定问题，设构件长为 l ，由题
F
意钢筋比 l 短 δ ：
A-A
钢筋
F0l
Egj Agj
A
A
混凝土
取静定基，将钢筋截断，以钢筋的内力为基本未知量
11 X1 1F
1
F0l Egj Agj
材料力学课后习题答案
材料力学课后习题答案1. 弹性力学。
1.1 问题描述，一根钢丝的弹性模量为200GPa，其截面积为0.01m²。
现在对这根钢丝施加一个拉力，使其产生弹性变形。
如果拉力为2000N，求钢丝的弹性变形量。
解答：根据胡克定律，弹性变形量与拉力成正比，与材料的弹性模量和截面积成反比。
弹性变形量可以用以下公式计算：$$。
\delta = \frac{F}{AE}。
$$。
其中，$\delta$表示弹性变形量，F表示拉力，A表示截面积，E表示弹性模量。
代入已知数据，可得：$$。
\delta = \frac{2000N}{0.01m² \times 200GPa} = 0.001m。
$$。
所以，钢丝的弹性变形量为0.001m。
1.2 问题描述，一根长为1m，截面积为$10mm^2$的钢棒，两端受到拉力为1000N的作用。
求钢棒的伸长量。
解答：根据胡克定律，钢棒的伸长量可以用以下公式计算：$$。
\delta = \frac{F \cdot L}{AE}。
$$。
其中，$\delta$表示伸长量，F表示拉力，L表示长度，A表示截面积，E表示弹性模量。
代入已知数据，可得：$$。
\delta = \frac{1000N \times 1m}{10mm² \times 200GPa} = 0.005m。
$$。
所以，钢棒的伸长量为0.005m。
2. 塑性力学。
2.1 问题描述，一块金属材料的屈服强度为300MPa，现在对其施加一个拉力，使其产生塑性变形。
如果拉力为500MPa，求金属材料的塑性变形量。
解答：塑性变形量与拉力成正比，与材料的屈服强度无关。
塑性变形量可以用以下公式计算：$$。
\delta = \frac{F}{A}。
$$。
其中，$\delta$表示塑性变形量，F表示拉力，A表示截面积。
代入已知数据，可得：$$。
\delta = \frac{500MPa}{300MPa} = 1.67。
华科材料力学课后答案
华科材料力学课后答案1. 弹性力学。
1.1 问题一。
根据胡克定律，弹簧的伸长量与所受外力成正比。
即伸长量ΔL与外力F满足ΔL=kF，其中k为弹簧的弹性系数。
根据题意，当外力为100N时，弹簧的伸长量为5mm，求弹簧的弹性系数k。
解，根据胡克定律，伸长量ΔL与外力F成正比，即ΔL=kF。
代入已知条件ΔL=5mm，F=100N，解得k=0.05N/mm。
1.2 问题二。
一根钢棒的长度为2m，横截面积为2cm²，弹性模量为2×10^11N/m²。
当外力作用在钢棒上时，钢棒的伸长量为多少？解，根据胡克定律，伸长量ΔL与外力F成正比，即ΔL=FL/AE，其中F为外力，L为长度，A为横截面积，E为弹性模量。
代入已知条件F=100N，L=2m，A=2cm²=2×10^-4m²，E=2×10^11N/m²，解得ΔL=0.1mm。
2. 塑性力学。
2.1 问题一。
一块材料的屈服强度为200MPa，抗拉强度为400MPa。
求这种材料的屈服应力和极限应力。
解，屈服应力即屈服强度，为200MPa；极限应力即抗拉强度，为400MPa。
2.2 问题二。
一块材料在拉伸过程中，当外力达到1000N时发生塑性变形，而当外力继续增加到1500N时，材料发生断裂。
求这种材料的屈服强度和极限强度。
解，屈服强度为1000N，极限强度为1500N。
3. 疲劳力学。
3.1 问题一。
一根钢材在交变应力作用下，发生疲劳破坏，其疲劳极限为200MPa。
求该钢材在交变应力为150MPa时的寿命。
解，根据疲劳极限的定义，当交变应力小于疲劳极限时，材料不会发生疲劳破坏，因此寿命为无穷大。
3.2 问题二。
一根铝材在交变应力为100MPa时，其寿命为1000次循环。
求该铝材的疲劳极限。
解，根据题意，当交变应力为100MPa时，寿命为1000次循环，代入疲劳极限的定义，得到疲劳极限为100MPa。
材料力学课后习题答案
2 2 Fl 2 4 Fl E (d1 d 2 ) d 2 d1 Ed 1 d 2
[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 E , ，试 求 C 与 D 两点间的距离改变量 CD 。
解：
'
（2）由变形能原理求 A 点的铅垂方向的位移
2 N12 l1 N 2 l2 1 F A 2 2 EA1 2 EA2 2 l2 1 N12 l1 N 2 ( ) F EA1 EA2
A
式中， l1 1000 / sin 45o 1414(mm) ； l 2 800 / sin 30 o 1600(mm)
解：墩身底面的轴力为：
N ( F G) F Alg
2-3 图
1000 (3 2 3.14 12 ) 10 2.35 9.8 3104.942(kN)
墩身底面积： A (3 2 3.14 12 ) 9.14(m 2 ) 因为墩为轴向压缩构件，所以其底面上的正应力均匀分布。
FN 2l 40 107 0.15 l2 4.76 EA2 210 109 12 106 从而得，Ax l2 4.76， Ay l2 2 l1 3 20.23 （ ）
（ 2）
V F Ay F1 l1 +F2 l2 0 Ay 20.33 （）
F 35kN 。已知杆 AB 和 AC 的直径分别为 d1 12mm 和 d 2 15mm ，钢的弹性模量
E 210GPa 。试求 A 点在铅垂方向的位移。 解： （1）求 AB、AC 杆的轴力 以节点 A 为研究对象，其受力图如图所示。 由平衡条件得出：
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第二章轴向拉(压)变形[习题2-1]试求图示各杆1-1和2-2横截面上的轴力，并作轴力图。
（a）解：（1）求指定截面上的轴力FN =-11FF F N -=+-=-222（2）作轴力图轴力图如图所示。
（b）解：（1）求指定截面上的轴力FN 211=-02222=+-=-F F N （2）作轴力图FF F F N =+-=-2233轴力图如图所示。
（c）解：（1）求指定截面上的轴力FN 211=-FF F N =+-=-222（2）作轴力图FF F F N 32233=+-=-轴力图如图所示。
（d）解：（1）求指定截面上的轴力FN =-11F F a aFF F qa F N 22222-=+⋅--=+--=-（2）作轴力图中间段的轴力方程为：x aF F x N ⋅-=)(]0,(a x ∈轴力图如图所示。
[习题2-2]试求图示等直杆横截面1-1、2-2和平3-3上的轴力，并作轴力图。
若横截面面积2400mm A =，试求各横截面上的应力。
解：（1）求指定截面上的轴力kNN 2011-=-)(10201022kN N -=-=-)(1020102033kN N =-+=-（2）作轴力图轴力图如图所示。
（3）计算各截面上的应力MPa mm N A N 504001020231111-=⨯-==--σMPamm N A N 254001010232222-=⨯-==--σMPa mmN A N 254001010233333=⨯==--σ[习题2-3]试求图示阶梯状直杆横截面1-1、2-2和平3-3上的轴力，并作轴力图。
若横截面面积21200mm A =，22300mm A =，23400mm A =，并求各横截面上的应力。
解：（1）求指定截面上的轴力kNN 2011-=-)(10201022kN N -=-=-)(1020102033kN N =-+=-（2）作轴力图轴力图如图所示。
（3）计算各截面上的应力MPa mm N A N 10020010202311111-=⨯-==--σMPa mmN A N 3.3330010102322222-=⨯-==--σMPamm N A N 254001010233333=⨯==--σ[习题2-4]图示一混合屋架结构的计算简图。
屋架的上弦用钢筋混凝土制成。
下面的拉杆和中间竖向撑杆用角钢构成，其截面均为两个mm mm 875⨯的等边角钢。
已知屋面承受集度为m kN q /20=的竖直均布荷载。
试求拉杆AE 和EC 横截面上的应力。
解：（1）求支座反力由结构的对称性可知：)(4.177)937.42(205.021kN ql R R B A =+⨯⨯⨯===（2）求AE 和EG 杆的轴力①用假想的垂直截面把C 铰和EG 杆同时切断，取左部分为研究对象，其受力图如图所示。
由平衡条件可知：)(=∑F MC087.84.177287.8)5.437.4(20)2.11(=⨯-⨯+⨯++⋅EG N )(62.357]87.84.177287.8)5.437.4(20[2.21kN N EG=⨯+⨯+⨯-⨯=②以C 节点为研究对象，其受力图如图所示。
由平平衡条件可得：=∑X 0cos =-αEA EG N N )(86.366137.437.462.357cos 22kN N N EGEA =+==α（3）求拉杆AE 和EG 横截面上的应力查型钢表得单个mm mm 875⨯等边角钢的面积为：2213.1150503.11mm cm A ==MPa mm N A N EA AE5.1593.115021086.36623=⨯⨯==σMPa mmN A N EG EG5.1553.115021062.35723=⨯⨯==σ[习题2-5]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：gAl F G F N ρ--=+-=)((942.31048.935.210)114.323(10002kN-=⨯⨯⨯⨯+⨯--=8.935.210)114.323(10002⨯⨯⨯⨯+⨯--=)(942.3104kN -=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 mkNA N 34.071.33914.9942.31042-≈-=-==σ[习题2-6]图示拉杆承受轴向拉力kN F 10=，杆的横截面面积2100mm A =。
如以α表示斜截面与横截面的夹角，试求当o o o o o 90,60,45,30,0=α时各斜截面上的正应力和切应力，并用图表示其方向。
解：斜截面上的正应力与切应力的公式为：ασσα20cos =αστα2sin 2=式中，MPa mm N A N 1001001000020===σ，把α的数值代入以上二式得：轴向拉/压杆斜截面上的应力计算题目编号习题2-6100001000100100.00.0100001003010075.043.3100001004510050.050.0100001006010025.043.310000100901000.00.0[习题2-7]一根等直杆受力如图所示。
已知杆的横截面面积A 和材料的弹性模量E。
试作轴力图，并求杆端点D 的位移。
解：（1）作轴力图FN CD =F F F N BC -=+-=2FF F F N AB =+-=22)(0MPa σ)(MPa ασ)(MPa ατ)(o α)(N N )(2mm AAD 杆的轴力图如图所示。
（2）求D 点的位移EAl N EA l N EA l N l CDCD BC BC AB AB AD D ++=∆=∆EA Nl EA Fl EA Fl 3/3/3/+-+=EAFl3=（→）[习题2-8]一木桩受力如图所示。
柱的横。
截面为边长200mm 的正方形，材料可认为符合胡克定律，其弹性模量GPa E 10=。
如不计柱的自重，试求：（1）作轴力图；（2）各段柱横截面上的应力；（3）各段柱的纵向线应变；（4）柱的总变形。
解：（1）作轴力图kNN AC 100-=)(260160100kN N CB -=--=轴力图如图所示。
（2）计算各段上的应力MPa mm NA N AC AC 5.22002001010023-=⨯⨯-==σ。
MPa mm N A N CB CB5.62002001026023-=⨯⨯-==σ，（3）计算各段柱的纵向线应变43105.210105.2-⨯-=⨯-==MPa MPa E AC AC σε43105.610105.6-⨯-=⨯-==MPaMPa E CB CB σε（4）计算柱的总变形)(35.110)15005.615005.2(4mm l l l CB CB AC AC AC =⨯⨯-⨯-=⋅+⋅=∆-εε[习题2-9]一根直径mm d 16=、长m l 3=的圆截面杆，承受轴向拉力kN F 30=，其伸长为mm l 2.2=∆。
试求杆横截面上的应力与材料的弹性模量E 。
解：（1）求杆件横截面上的应力MPamm NA N 3.1491614.3411030223=⨯⨯⨯==σ（2）求弹性模量因为：EA Nl l =∆，所以：GPa MPa l l l A l N E 6.203)(9.2035902.230003.149==⨯=∆⋅=∆⋅⋅=σ。
[习题2-10]（1）试证明受轴向拉伸（压缩）的圆截面杆横截面沿圆周方向的线应变s ε等于直径方向的线应变d ε。
（2）一根直径为mm d 10=的圆截面杆，在轴向力F 作用下，直径减小了0.0025mm。
如材料的弹性模量GPa E 210=，泊松比3.0=ν，试求该轴向拉力F。
（3）空心圆截面杆，外直径mm D 120=，内直径mm d 60=，材料的泊松比3.0=ν。
当其轴向拉伸时，已知纵向线应变001.0=，试求其变形后的壁厚。
解：（1）证明ds εε=在圆形截面上取一点A，连结圆心O 与A 点，则OA 即代表直径方向。
过A 点作一条直线AC 垂直于OA，则AC 方向代表圆周方向。
νεεε-==AC s （泊松比的定义式），同理，νεεε-==OA d 故有：d s εε=。
（2）求轴向力Fmmd 0025.0-=∆4'105.2100025.0-⨯-=-=∆=d d ενεε-='44'103253.0105.2-⨯=⨯--=-=νεεεσE =εE AF=kN N AE F 74.13)(5.1373710325102101014.325.0432==⨯⨯⨯⨯⨯⨯==-ε（3）求变形后的壁厚4'103001.03.0-⨯-=⨯-=-=νεε4'103)(-⨯-==--∆εrR r R mmr R 009.0)3060()103()(4-=-⨯⨯-=-∆-变形厚的壁厚：)(991.29009.030|)(|)(mm r R r R =-=-∆--=∆[习题2-11]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：EAFE AF νννεε-=-=-=/'式中，δδδa a a A 4)()(22=--+=，故：δνεEa F 4'-=δνεEa F a a 4'-==∆δνE F a a a 4'-=-=∆δνE F a a 4'-=a a a CD 12145)()(243232=+='12145)'()'(243232''a a a D C =+=δνδνE F E F a a CD D C CD 4003.1412145)(12145)('''⋅-=⋅-=-=-=∆[习题2-12]图示结构中，AB 为水平放置的刚性杆，杆1，2，3材料相同，其弹性模量GPa E 210=，已知m l 1=，221100mm A A ==，23150mm A =，kN F 20=。
试求C 点的水平位移和铅垂位移。
解：（1）求各杆的轴力以AB 杆为研究对象，其受力图如图所示。
因为AB 平衡，所以=∑X 045cos 3=o N 03=N 由对称性可知，0=∆CH )(10205.05.021kN F N N =⨯===受力图（2）求C 点的水平位移与铅垂位移。
A 点的铅垂位移：mm mm mm N mmN EA l Nl 476.0100/21000010001000022111=⨯⨯==∆B 点的铅垂位移：mm mmmm N mmN EA l N l 476.0100/21000010001000022222=⨯⨯==∆1、2、3杆的变形协（谐）调的情况如图所示。