材料力学——2-拉压习题
【材力】2拉压变形(1)
1 f 30
60kN 2 f 20 40kN 3 f 35 30kN 50kN
FN1 0 FN 2 60 kN FN 3 50 kN
FN1 0 A1
1
2
60
3 50 20
kN
FN图
1
+
FN 2 60 10 3 4 2 191MPa A2 (20 10 3 ) 2 FN 3 50 10 3 4 3 52 MPa 3 2 A3 (35 10 )
x+dx A B' x
d x d d x x lim x 0 x dx
材料力学
河南城建学院土木工程系力学教研室 §2-4 轴向拉伸或压缩时的变形
d1
F
2、横向变形 l l1
d
F
横向绝对变形 横向线应变
d d1 - d
d d
材料力学
河南城建学院土木工程系力学教研室 §2-4 轴向拉伸或压缩时的变形
F FN A A
FN：横截面上的轴力 A：横截面面积
拉应力为正，压 应力为负。
对于等直杆：
当有多段轴力时，最大轴力所对应的 截面-----危险截面。
危险截面上的正应力----最大工作应力
材料力学 max
A
FN,max
河南城建学Leabharlann 土木工程系力学教研室3、拉压杆斜截面上的应力
河南城建学院土木工程系力学教研室 §2-4 轴向拉伸或压缩时的变形
1、纵向变形 当杆件因荷载或截面尺寸变化的原 因而发生不均匀变形时，不能用总长度内的平均线 应变代替各点处的纵向线应变。 y x截面处沿x方向的纵向平 d x 均线应变为 C x O x截面处沿x方向的纵向线应 x z A x B 变为
材料力学习题册答案-第2章-拉压
一、 选择题
1．图 1 所示拉杆的外表面上有一斜线，当拉杆变形时，斜线将（
A.平动
B.转动
C.不动
D.平动加转动
D）
2．轴向拉伸细长杆件如图 2 所示,则正确的说法是 （ C ）
A.1-1、2-2 面上应力皆均匀分布 B.1-1、2-2 面上应力皆非均匀分布 C. 1-1 面上应力非均匀分布，2-2 面上应力均匀分布 D.1-1 面上应力均匀分布，2-2 面上应力非均匀分布
30KN 1
300mm
l1 解：(1) 轴力图如下
2
400mm
l2
10KN
-
40KN
50KN 3
400mm
l3
10KN
+
10KN
（2）
(3)右端面的位移
=
= 即右端面向左移动 0.204mm。
8.一杆系结构如图所示，试作图表示节点 C 的垂直位移，设 EA 为常数。
A
30
C
30 ΔL2 60 ΔL1
CD 段：σ3＝ ＝
Pa＝25MPa
2.图为变截面圆钢杆 ABCD，已知 =20KN， = =35KN， = =300mm， =400mm,
D
3
C
P3
2
，绘出轴力图并求杆的最大最小应力。
B
1 P2
A
P1
l3 解：
-
50KN
l2 15KN
l1
20KN
+
AB 段：σ1＝
＝
＝176.9MPa
BC 段：σ2＝
反力均匀分布，圆柱承受轴向压力 P，则基座剪切面的剪力
。ห้องสมุดไป่ตู้
材料力学题库(含答案)---2
材料力学-——2绪论一、是非题1。
1 材料力学主要研究杆件受力后变形与破坏的规律。
( ) 1。
2 内力只能是力。
( ）1。
3 若物体各点均无位移，则该物体必定无变形. （ )1.4 截面法是分析应力的基本方法. （）二、选择题1。
5 构件的强度是指( ），刚度是指( )，稳定性是指（）. A。
在外力作用下构件抵抗变形的能力B. 在外力作用下构件保持其原有的平衡状态的能力C。
在外力作用下构件抵抗破坏的能力1.6 根据均匀性假设,可认为构件的( ）在各点处相同。
A. 应力B。
应变C。
材料的弹性常数D. 位移1.7 下列结论中正确的是( ）A。
内力是应力的代数和B. 应力是内力的平均值C. 应力是内力的集度D。
内力必大于应力参考答案:1.1 √ 1。
2 × 1.3 √ 1.4 × 1。
5 C，A,B 1。
6 C 1。
7 C轴向拉压一、选择题1.设杆CD面积为A（A) qρ=(B)(C)（D）2.(A)(C)3. 在A和B和点B(A）0；；(C）45; .4。
可在横梁（刚性杆）为A（拉和压相同）（A) [] 2A σ（C）[]Aσ5。
(A）(C）6. 一种措施？(A) 加大杆3的横截面面积； (B) 减小杆3的横截面面积； (C) (D ） 增大α角。
7。
图示超静定结构中，梁AB 示杆1的伸长和杆2的缩短,(A ） 12sin 2sin l l αβ∆=∆； (B) 12cos 2cos l l αβ∆=∆； （C ） 12sin 2sin l l βα∆=∆； （D ） 12cos 2cos l l βα∆=∆。
8. 图示结构，AC 为刚性杆，杆(A ） 两杆轴力均减小； (B ） 两杆轴力均增大；(C) 杆1轴力减小，杆2（D ） 杆1轴力增大,杆29. 结构由于温度变化，则：（A ） 静定结构中将引起应力,（B) 静定结构中将引起变形,(C ） （D ） 静定结构中将引起应力和变形10。
材料力学第二章 轴 向拉压习题及答案
第二章轴向拉压一、选择题1．图1所示拉杆的外表面上有一斜线，当拉杆变形时，斜线将( D)A．平动B．转动C．不动D．平动加转动2．轴向拉伸细长杆件如图2所示，其中1-1面靠近集中力作用的左端面，则正确的说法应是( C)A．1-1、2-2面上应力皆均匀分布B．1-1、2-2面上应力皆非均匀分布C．1-1面上应力非均匀分布，2-2面上应力均匀分布D．1-1面上应力均匀分布，2-2面上应力非均匀分布（图1）（图2）3．有A、B、C三种材料，其拉伸应力—应变实验曲线如图3所示，曲线( B)材料的弹性模量E大，曲线( A )材料的强度高，曲线( C)材料的塑性好。
4．材料经过冷作硬化后，其( D)。
A．弹性模量提高，塑性降低B．弹性模量降低，塑性提高C．比例极限提高，塑性提高D．比例极限提高，塑性降低5．现有钢、铸铁两种杆材，其直径相同。
从承载能力与经济效益两个方面考虑，图4所示结构中两种合理选择方案是( A)。
A．1杆为钢，2杆为铸铁B．1杆为铸铁，2杆为钢C．2杆均为钢D．2杆均为铸铁（图3）（图4）（图5）6．在低碳钢的拉伸试验中，材料的应力变化不大而变形显著增加的是（B）。
A. 弹性阶段；B.屈服阶段；C.强化阶段；D.局部变形阶段。
7．铸铁试件压缩破坏（B）。
A. 断口与轴线垂直；B. 断口为与轴线大致呈450~550倾角的斜面；C. 断口呈螺旋面；D. 以上皆有可能。
8．为使材料有一定的强度储备，安全系数取值应（ A ）。
A .大于1； B. 等于1； C.小于1； D. 都有可能。
9. 等截面直杆在两个外力的作用下发生轴向压缩变形时，这对外力所具备的特点一定是等值、( C )。
A 反向、共线B 反向，过截面形心C 方向相对，作用线与杆轴线重合D 方向相对，沿同一直线作用10. 图6所示一阶梯形杆件受拉力Ｐ的作用，其截面1-1，2-2，3-3上的内力分别为N 1，N 2和N 3，三者的关系为( B )。
材料力学拉压剪切习题
第二章 拉伸、压缩与剪切一、是非题2.1 使杆件产生轴向拉压变形的外力必须是一对沿杆件轴线的集中力。
（ ）2.2 轴力越大，杆件越容易被拉断，因此轴力的大小可以用来判断杆件的强度。
（ ）2.3 内力是指物体受力后其内部产生的相互作用力。
（ ）2.4 同一截面上，σ必定大小相等，方向相同。
（ ）2.5 杆件某个横截面上，若轴力不为零，则各点的正应力均不为零。
（ ）2.6 δ、ψ 值越大，说明材料的塑性越大。
（ ）2.7 研究杆件的应力与变形时，力可按力线平移定理进行移动。
（ ）2.8 杆件伸长后，横向会缩短，这是因为杆有横向应力存在。
（ ）2.9 线应变 ε 的单位是长度。
（ ）2.10 轴向拉伸时，横截面上正应力与纵向线应变成正比。
（ ）2.11 只有静不定结构才可能有温度应力和装配应力。
（ ）2.12 在工程中，通常取截面上的平均剪应力作为联接件的名义剪应力。
（ ）2.13 剪切工程计算中，剪切强度极限是真实应力。
（ ）2.14 轴向压缩应力σ与挤压应力σbs 都是截面上的真实应力。
（ ）二、选择题2.15 变形与位移关系描述正确的是（ ）A. 变形是绝对的，位移是相对的B. 变形是相对的，位移是绝对的C. 两者都是绝对的D. 两者都是相对的2.16 轴向拉压中的平面假设适用于（ ）A. 整根杆件长度的各处B. 除杆件两端外的各处C. 距杆件加力端稍远的各处2.17 变截面杆如图，设F 、F 12、F 3分别表示杆件中截面1-1、2-2、3-3上的内力，则下列结论中哪些是正确的（ ）。
题2. 17图A. F 1 ≠ F 2 ，F 2 ≠ F 3B. F 1 = F 2 ，F 2 > F 3C. F 1 = F 2 ，F 2 = F 3D. F 1 = F 2 ，F 2 < F 32.18 影响杆件工作应力的因素有（ ）；影响极限应力的因素有（ ）。
A. 载荷B. 材料性质C. 截面尺寸D. 工作条件2.19 图示三种材料的应力—应变曲线， 则弹性模量最大的材料是（ ）；强度最高的材料是（ ）；塑性性能最好的材料是（ ）。
材料力学2-2拉压静不定
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
7）组合体伸长： 6）应力： （压） （拉）
作业： P73
P81
2.43
2.47
P81
2.48
九、应力集中的概念
P
P 0 A
P
max
P
P
P
P
理论应力集中系数：k
max 0
习 题 课
例题1：图示构架，两杆的材料相同，其横截面面积之 比为A1：A2=2：3，承受载荷为P，试求： 1)为使两杆内的应力相等,夹角应为多大? 2)若P=10kN，A1=100mm2，则杆内的应力为多大?
0.06 10 3 L1 0 .1 L2 0 .3
作业：
P82 2.51
P84 2.53
soc
1
L
1L 3L soc , 3L
)2 ( 0 soc 1 N 2 3 N，0 Y )1(
2
已知三杆的EA相同，3杆制造短了长度， 若将三杆用铰A装配，试求装配后各杆的受力。
解： 1）平衡方程
2）装配后的变形几何关系(变形图)
3
L N L 1N soc 3 A 3E soc 1A 1E
3
L N 3L 3 N , 1 1 1L 3L A A 3E 1 1E
3
soc 3L 2L 1L
2)变形几何关系、变形图：
3)物理关系：
5)联立求解：
4)补充方程：
3. 静不定问题特征： 1）各杆的受力与刚度有关； 2）静不定问题可能产生初应力或温度应力。
tAE R tE B t A A
例1： D1=45mm，t = 3mm，d2=30mm，E1=210GPa， 1=1210 -61/oC， E2=110GPa， 2=16 10 - 61/oC， t从30o升高至180o（30o为装配时温度），求钢管和铜 杆内的应力以及组合体的伸长。 解：1）
《材料力学》第2章 轴向拉压变形 习题解
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=-2222=+-=-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 aFF 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，试求各横截面上的应力。
2400mm A =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 504001*********-=⨯-==--σMPa mm N A N 254001010232222-=⨯-==--σMPamm N 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，，，并求各横截面上的应力。
21200mm A =22300mm A =23400mm A =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。
材料力学 中国建筑工业出版社第二章 轴向拉压习题答案
2-1a 求图示各杆指截面的轴力，并作轴力图。
(c ')(e ')(d ')N (kN)205455(f ')解：方法一：截面法（1）用假想截面将整根杆切开，取截面的右边为研究对象，受力如图(b)、(c)、(d)、(e)所示。
列平衡方程求轴力： (b) 图：)(20020011拉kN N NX =→=-→=∑(c) 图：)(5252002520022压kN N NX -=-=→=--→=∑(d) 图：)(455025200502520033拉kN N NX =+-=→=-+-→=∑(e) 图：)(540502520040502520044拉kN N NX =-+-=→=--+-→=∑（2）杆的轴力图如图（f ）所示。
方法二：简便方法。
（为方便理解起见，才画出可以不用画的 (b ‘)、(c ‘)、(d ‘)、(e ‘) 图，作题的时候可用手蒙住丢弃的部份，并把手处视为固定端）（1）因为轴力等于截面一侧所有外力的代数和：∑=一侧FN 。
故：)(201拉kN N =)(525202压kN N -=-=)(455025203拉kN N =+-=)(5405025204拉kN N =-+-=（2）杆的轴力图如图（f ‘）所示。
2-2b 作图示杆的轴力图。
(c)图：(b)图：（3）杆的轴力图如图（d ）所示。
2-5 图示两根截面为100mm ⅹ100mm 的木柱，分别受到由横梁传来的外力作用。
试计算两柱上、中、下三段的应力。
(b)(c)(d)(f)题2-5-N图（kN）6108.5N图（kN）326.5-解：（1）梁与柱之间通过中间铰，可视中间铰为理想的光滑约束。
将各梁视为简支梁或外伸梁，柱可视为悬臂梁，受力如图所示。
列各梁、柱的平衡方程，可求中间铰对各梁、柱的约束反力，计算结果见上图。
（2）作柱的轴力图，如(e)、(f)所示。
（3）求柱各段的应力。
解：（1）用1-1截面将整个杆切开，取左边部分为研究对象；再用x -x 截面整个杆切开，取右边部分为研究对象，两脱离体受力如图(b)、(c)，建立图示坐标。
材料力学第02章b(拉压)--2
[例9] 设1、2、3三杆用铰链连接如图，已知：各杆长为： L1=L2、 L3 =L ；各杆面积为A1=A2=A、 A3 ；各杆弹性模量 为：E1=E2=E、E3。求各杆的内力。 解:(1)平衡方程:
F x 0 , F N 1 sin F N 2 sin 0
B
3 1
D
C
2 FN3
(1)
横向变形：
μ ——泊松比，材料的常数 Poisson ratio; Poisson's ratio
l l
a , a
a a a
[例5] 圆截面杆，d=10mm，l=1m，Q235钢，E=210GPa， σs=235MPa，F=10kN，求：Δl，ε，σ
(4)
L1
L2Βιβλιοθήκη (4)补充方程:(4)代入(3)得:
L3
A1
FN1 L1 FN 3 L3 cos E1 A E3 A3 1
(5)
(5)由平衡方程(1)、(2)和补充方程(5)组成的方程组，得:
FN1 FN 2 E1 A1 F cos2 2 E1 A1 cos3 E3 A3 ; FN 3 E3 A3 F 2 E1 A1 cos3 E3 A3
FN max ≤ max 安全! A 若 max [ ] ，但不超过5%，不安全，但可以使用。
（2）设计截面尺寸： 已知荷载大小和材料，确定杆子截面面积。
FN max max ≤ A
Amin
FN max [ ]
（3）确定许可载荷： 已知材料和杆子截面面积，确定许可荷载大小
3、解超静定问题的一般步骤：
(1)平衡方程；
(2)几何方程——变形协调方程； (3)物理方程——弹性定律； (4)补充方程：由几何方程和物理方程得； (5)解由平衡方程和补充方程组成的方程组。
材料力学第2章答案
（2）若设计时取试验机的安全因数 n = 2 ，则杆 CD 的横截面面积为多少？
8
（3）若试样直径 d = 10 mm ，今欲测弹性模量 E ，则所加载荷最大不能超过多少？
解（1） σ
2-5 何谓失效？极限应力、安全因数和许用应力间有何关系？何谓强度条件？利用强度 条件可以解决哪些形式的强度问题？
答 失效（包括强度失效、刚度失效和稳定性失效）是指构件不能正常工作。 许用应力=极限应力/安全因数。 利用强度条件可以解决强度校核、截面设计和确定许用载荷等。
2-6 试指出下列概念的区别：比例极限与弹性极限；弹性变形与塑性变形；延伸率与正 应变；强度极限与极限应力；工作应力与许用应力。
α = 90° τ 90° = 0
2-5 图 示 拉 杆 沿 斜 截 面 m − m 由 两 部 分 胶 合 而 成 ， 设 在 胶 合 面 上 许 用 拉 应 力 [σ ] = 100 MPa ，许用切应力[τ ] = 50 MPa 。并设胶合面的强度控制杆件的拉力。问：
（1）为使杆件承受最大拉力 F ，角α 的值应为多少？ （2）若杆件横截面面积为 4 cm2，并规定α ≤ 60° ，确定许用载荷[F ] 。
∑ Fx = 0 ， FCx = 0
图（c）
∑ M D = 0 ， FC'y = 0
图（b）
∑ M B = 0 ， FN1 = 10 kN （拉）
∑ Fy = 0 ， FN2 = 20 kN （拉）
6
σ1
=
FN1 A1
=
4FN1 πd12
=
4 ×10 ×103 π ×102 ×10−6
= 127 MPa
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拉伸压缩习题
结构如图，AC、BD的直径分别为: d1 =25m m, d2 =18m m,
已知材料的[]=170 M P a ，E=210 G P a,AE可视为刚杆，试校核各杆的
强度; 求A、B点的位移△ A和△ B. (2) 求当P作用于A点时,F点的位移△F′，
△F′= △ A
C
D
是普遍规律:称为位移互等定理
240 3.4 104 2.1 14.54
2.67mm
LCD 0.91mm LEF 1.74mm LGH 1.63mm
求位移,变形图如图
B
F
E
H G
D
LEF LGH EG
D
E1
D1
G 1 DG LGH 1.70mm
A
C
C D LCD 2.61mm
A1
C1
A LAB 2.61mm 15
FN ( x) Pi () Pj ()
其中“ P() ”“ P() ”均为x 点左侧部分的所有外力.
3
拉伸压缩习题
二、拉压杆的应力 2. 拉压应力：
P
2、拉压杆斜截面上的应力
FN(x)
FN ( x)
A
0
2
(1 cos 2 )
0
2
s in 2
应力的正负规定? 危险截面及最大工作应力? Saint-Venant原理?
P=100kN
解：由强度条件求面积
A1
N max
P G1
A2
N max
P G1 G2
12m 12m
dL ( P G1 ) L1 ( P G1 G2 ) L2
EA1
EA2
N ( x)dx
dL L (dx) L EA( x) 19
拉伸压缩习题
习题2——26 ： （孙训方材料第二版）
5
拉伸压缩习题
四、拉压杆的变形及应变
dL (dx) FN ( x)dx
L
L EA( x)
1
E
6
拉伸压缩习题
小变形放大图与位移的求法
A
L1
B L2
C P △L2
△ L1
C"
7
拉伸压缩习题
五、 拉压杆的弹性应变能
1、 拉压杆的应变能计算： U
FN 2 ( x) dx
L 2EA
u 1 2、 拉压杆的比能 u：
2
8
拉伸压缩习题
六、超静定问题的方法步骤：
、独立平衡方程 、几何方程——变形协调方程 、物理方程——弹性定律 、补充方程：由几何方程和物理方程得 、解由平衡方程和补充方程组成的方程组
温度应力---热应力 装配
七、 材料在拉伸和压缩时的力学性能
Q
A
2、挤压的实用计算
c
Pc Ac
C
11
拉伸压缩习题
八、 连接部分的剪切与挤压强度计算
校核强度： ； C C
设计尺寸：AQ
Q
；AC
PC
C
设计外载：Q AQ ；PC AC C
12
拉伸压缩习题
B
F
H
q 0 =100kN /m
3.4m 2m
E P=300kN 1.2m D 1.8m G
△′A △′F
N A 100kN; N B 0
LA C
4 100 2.5 3.14 2.1 252
102
2.43m m
LF
BF AB
LA C
1.62m m
LAC LF
18
拉伸压缩习题
结构如图，已知材料的[]=2M Pa ，E=20 GP a,混凝土容重=22kN/m³，
是设计上下两段的面积并求A点的位移△ A。
109
135.8MPa
B 131MPa
求变形及位移
Li
N i Li EAi
LAC
NAL EAAC
4 66.7 2.5 3.14 2.1 252
102
1.62mm
LBD 1.56mm
17
2.5 m
拉伸压缩习题
求当P作用于A点时,F点的位移△F′
C
D
P=100kN
A 1.5 m F 3 m B
0.8m 3.2m
A
C
NE
NG
q 0 =100kN /m
NA
E P=300kN
D
G
ND
A
C
习题2—29 ：结构如图，AB、CD、 EF、GH都由两根部等边角钢组成，
已知材料的[]=170MPa，E=210GPa。
AC、EG可视为刚杆，试选择各杆的 截面型号和A、D、C点的位移。
解：求内力，受力分析如图
轴向拉伸和压缩小结
拉伸压缩习题
轴力图的特点：突变值 = 集中载荷 轴力(图)的简便求法： 自左向右:
遇到向左的P， 轴力N 增量为正； 遇到向右的P ， 轴力N 增量为负。
8kN
5kN
3kN
5kN + 8kN
–
-3kN
2
拉伸压缩习题
轴力的简便求法:以x点左侧部分为对象,x点的内力FN(x)由下 式计算:
AB : 2 63 63 6, AAB1 2 7.212cm2 CD : 2 (40 25 3), ACD1 2 1.89cm2
EF (GH ) : 2 (70 45 5), AEF1 2 5.609cm2
14
拉伸压缩习题
求变形
Li
FNi Li EAi
LAB
FNAB LAB EAAB 1
1、弹性定律 E E tg
2、极限应力: jx s , 0.2 , b
3、卸载定律；冷作硬化；冷拉时效。
4、延伸率:
L1 L
L 100
0 0
5、面缩率：
A A1 A
100 0 0
6、 容 许 应 力: jx
10
n
拉伸压缩习题
八、 连接部分的剪切与挤压强度计算
1、剪切的实用计算
2.5m
P=100kN
A 1.5m F 3m
B
△A △F
△B
解：求内力，受力分析如图
NA
NB
AF
B
3 N A 4.5 100 66.7kN
N B 33.3kN
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拉伸压缩习题
2.5m
C
D
P=100kN
A 1.5m F 3m
B
△A △F
△B
校核强度
i
Ni A
4Ni
d
2 i
A
4 66.7 3.14 252
应力集中?
4
拉伸压缩习题
三、强度设计准则（Strength Design Criterion）：
1、强度设计准则?
max max(
FN ( x) )
A( x)
、校核强度： 、设计截面尺寸：
max
Amin
FN max
[ ]
、设计载荷：
FN max A ; P f ( N i )
3.2
FNA
300 240kN 4
0.8
FND
300 60kN 4
FNE 186kN
FNG 174kN
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拉伸压缩习题
由强度条件求面积
Ai
FNi
AAB
240 170
103
14.12cm2
ACD 3.5cm2
AEF 10.9cm2
AGH 10.2cm2
试依面积值查表确定钢号