强度计算习题及答案
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10章 组合受力与变形杆件的强度计算
解：危险截面在 A 处，其上之内力分量为： 弯矩： M y = FP1 a ， M z = FP2 H 扭矩： M x = FP2 a 轴力： FNx = FP1 在截面上垂直与 M 方向的垂直线 ab 与圆环截 求得 M y 与 M z 的矢量和 M 过截面中心， 面边界交于 a、b 两点，这两点分别受最大拉应力和最大压应力。但由于轴向压力的作用，最 大压应力值大于最大拉应力值，故 b 点为危险点，其应力状态如图所示。 10－7 试求图 a 和 b 中所示之二杆横截面上最大正应力及其比值。 解： （a）为拉弯组合
7
y
y
A
O
0.795
B
14.526
+13.73MPa
z
(a)
O O
+14.43MPa
(b)
C
y
A
C
B B
y
A
O O
B
z
12.6mm
14.1mm
zC
−15.32MPa
16.55MPa
zC
z
(c)
(d)
习题 10－9 解图
∴
+ σ max
= 14.526 − 0.795 = 13.73 MPa
− σ max = −14.526 − 0.795 = −15.32 MPa
Ebh
由此得
2 FP 6e
e=
10－9
ε1 − ε 2 h × ε1 + ε 2 6
图中所示为承受纵向荷载的人骨受力简图。试：
1．假定骨骼为实心圆截面，确定横截面 B－B 上的应力分布； 2．假定骨骼中心部分(其直径为骨骼外直径的一半)由海绵状骨质所组成，忽略海绵状承受 应力的能力，确定横截面 B－B 上的应力分布；
郑州大学-网络教育学院--结构力学-习题及答案
《结构力学》第01章在线测试《结构力学》第01章在线测试剩余时间：38:46答题须知：1、本卷满分20分。
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第一题、单项选择题（每题1分，5道题共5分）1、对结构进行强度计算的目的，是为了保证结构A、既经济又安全B、不致发生过大的变形C、美观实用D、不发生刚体运动2、结构的刚度是指A、结构保持原有平衡形式的能力B、结构抵抗失稳的能力C、结构抵抗变形的能力D、结构抵抗破坏的能力3、结构的强度是指A、结构抵抗破坏的能力B、结构抵抗变形的能力C、结构抵抗失稳的能力D、结构保持原有平衡形式的能力4、对结构进行强度计算目的是为了保证结构A、既经济又安全B、不致发生过大的变形C、美观实用D、不发生刚体运动5、可动铰支座有几个约束反力分量A、一个B、两个C、三个D、四个第二题、多项选择题（每题2分，5道题共10分）1、下列哪种情况不是平面结构A、所有杆件的轴线都位于同一平面内，荷载也作用在该平面内B、所有杆件的轴线都位于同一平面内，荷载与该平面垂直C、所有杆件的轴线都位于同一平面内，荷载与该平面平行D、所有杆件的轴线都不位于同一平面内E、荷载不作用在结构的平面内2、对结构进行几何组成分析，是为了A、保证结构既经济又安全B、保证结构不致发生过大的变形C、使结构美观实用D、保证结构不发生刚体运动E、保证结构中各构件不发生相对刚体运动3、铰结点的受力特点是A、可以传递轴力B、可以传递剪力C、不能传递力矩D、不能传递力E、能传递力矩4、如果在一结点处，一些杆端刚结在一起，而另一些杆端铰结一起，这样的结点称为A、刚结点B、铰结点C、组合结点D、不完全铰结点E、半铰结点5、固定端支座的特点是A、不允许杆端移动B、只有一个反力C、允许杆端转动D、不允许杆端转动E、有两个反力和一个反力偶第三题、判断题（每题1分，5道题共5分）1、结构是建筑物和构筑物中承受荷载起骨架作用的部分。
工程力学习题答案7 廖明成
第七章 杆类构件的应力分析与强度计算习 题7.1 图示阶梯形圆截面杆AC ，承受轴向载荷1200 kNF =与2100 kN F =, AB 段的直径mm 401=d 。
如欲使BC 与AB 段的正应力相同，试求BC 段的直径。
题7.1图解：如图所示：物体仅受轴力的作用，在有两个作用力的情况下经分析受力情况有：AB 段受力：1NAB F F = BC 段受力：12NBC F F F =+AB 段正应力：1221440.04NAB NAB AB AB F F F A d σππ⨯===⨯ BC 段正应力：()12222244NBC NBC BCBC F F F F A d d σππ+⨯===⨯ 而BC 与AB 段的正应力相同 即，BC AB σσ= 解出：249d mm ==7.2 图示轴向受拉等截面杆，横截面面积2500 mm A =，载荷50 kN F =。
试求图示斜截面()o30=α m-m 上的正应力与切应力，以及杆内的最大正应力与最大切应力。
mm题7.2图解：拉杆横截面上的正应力605000010050010N F F Pa MPa A A σ︒-====⨯ 应用斜截面上的正应力和剪应力公式：2300cos σσα︒︒= 030sin 22στα︒︒=有图示斜截面m-m 上的正应力与切应力为：3075MPa σ︒= 3043.3MPa τ︒=当0=α时，正应力达到最大，其值为max 0100MPa σσ︒== 即：拉压杆的最大正应力发生在横截面上，其值为100MPa 。
当45=α时，切应力最大，其值为0max 502MPa στ︒==即拉压杆的最大切应力发生在与杆轴成45的斜截面上，其值为50MPa 。
7.3图示结构中AC 为钢杆，横截面面积21200 mm A =，许用应力[]1160 Mpa σ=;BC 为铜杆，横截面面积22300 mmA =，许用应力[]2100 Mpa σ=。
混凝土结构设计原理习题与答案
第三章 习题3-1 某四层四跨现浇框架结构的第二层内柱轴向压力设计值N=14×104N ，楼层高H=5.4m ，计算长度l 0=1.25H ，混凝土强度等级为C20，HRB400级钢筋。
试求柱截面尺寸及纵筋面积。
3-2 由于建筑上使用要求，某现浇柱截面尺寸为250㎜×250㎜，柱高4.0m ，计算高度l 0=0.7H=2.8m ，配筋为4Φ16（As ′=804㎜2）。
C30混凝土，HRB400级钢筋，承受轴向力设计值N=950KN 。
试问柱截面是否安全？ 3-3 已知一桥下螺旋箍筋柱，直径为d=500㎜，柱高5.0m ，计算高度l 0=0.7H=3.5m ，配HRB400钢筋10Φ16（As ′=2010㎜2），C30混凝土，螺旋箍筋采用R235，直径为12㎜，螺距为s=50㎜。
试确定此柱的承载力。
3-4 编写轴心受拉与轴心受压构件截面承载力计算程序。
第四章 习题4-1 一钢筋混凝土矩形梁截面尺寸b ×h=250㎜×500㎜，混凝土强度等级C25，HRB335钢筋，弯矩设计值M=125KN ·m 。
试计算受拉钢筋截面面积，并绘配筋图。
4-2 一钢筋混凝土矩形梁截面尺寸b ×h=200㎜×500㎜，弯矩设计值M=120 KN ·m ，混凝土强度等级C25。
试计算下列三种情况纵向受力钢筋截面面积As ：（1）当选用HPB235钢筋时；（2）改用HRB335钢筋时；（3）M=180KN ·m 时。
最后，对三种结果进行对比分析。
解:①当HRB235钢筋按一排布置: h 0=h-35=500-35=465mm.查表可知:对于混凝土强度等级C25可得f c =11.9N/mm.f y =210N/mm.ξb =0.614, α1=1.0.对于αs =20c M f bh 1α=621.01.0⨯10⨯11.9⨯200⨯465=0.2332. ξ=1-1-0.614.b <ξ=A s =c 0y f bh f 1αξ⨯=1.011.9210⨯⨯0.2695⨯200⨯465=1420.26mm 2. min A bh >ρ=0.2％⨯200⨯500=200mm 2选用6Φ18(A s =1527mm 2)钢筋.②当HRB335钢筋时,选假定受力钢筋按一排布置 h 0=h-35=500-35=465mm.查表可知:对于HRB335钢筋.f y =300N/mm 2. εb =0.550. α1=1.0.对于 αs=20c M f bh 1α=621.01.0⨯10⨯11.9⨯200⨯465=0.2332.ξ=1-b <ξ=0.550.A s =c 0y f bh f 1αε⨯=0.2695 1.011.9300⨯⨯200⨯465⨯=994.18mm 2min A bh >ρ=0.2％⨯200⨯500=200mm 2选用5Φ16(A s =1005mm 2)钢筋.③当M=180kN 时,选假定受力钢筋按一排布置.查表得f c =11.9N/mm2,f y =210N/mm2, εb =0.614, α1=1.0.对于αs=20c Mf bh 1α=621801.0⨯10⨯11.9⨯200⨯465=0.3498.ξ=12s 1--α=1-120.3498-⨯=0.452b <ξ=0.614.A s =c 0y f bh f 1αε⨯=0.45211.9210⨯200⨯465⨯=2382mm 2. min A bh >ρ=0.2％⨯200⨯500=200mm 2选用8Φ20钢筋(A s=2513mm 2).由上述①③②可知:⑴由其它条件不变,仅改变受拉钢筋等级,则受拉钢筋强度高时,钢筋面积小,否则,钢筋面积大;⑵其它条件不变,荷载太小,钢筋面积大,否则,钢筋面积小. 4-3 某大楼中间走廊单跨简支板（图4-50），计算跨度l=2.18没，承受均布荷载设计值g+q=6KN ·㎡（包括自重），混凝土强度等级C20，HRB235钢筋。
混凝土习题计算题
混凝土工计算题1、某混凝土经试拌调整后，得配合比为1：2.20：4.40，W/C=0.6，已知ρc=3.10g/，ρ′s=2.60g/,ρ′g=2.65g/1m3混凝土各材料用量。
解：通过绝对体积法计算出m c【绝对体积法：该法认为混凝土材料的1m3体积等于水泥、砂、石和水四种材料的绝对体积和含空气体积之和C/ρc+S/ρs +G/ρg+W/ρw+0.01α=1】由W/C=0.6C：S：G=1：2.20：4.40得出m w=0.6m c、m s=2.2 m c、m g=4.4 m c再由C/ρc+S/ρs +G/ρg+W/ρw+0.01α=1；α=0.01；得出m c=292㎏-295*0.01=295-2.95=292.05kg m w=175㎏m s=642㎏m g=1285㎏即1m3混凝土各材料用量为m c292.05kg m w=175㎏m s=642㎏m g=1285㎏答：1m3混凝土各材料用量是2、混凝土计算配合比为1：2.13：4.31，W/C=0.58，在试拌调整时，增加10％的水泥浆用量。
求(1)该混凝土的基准配合比；(2)若已知以基准配合比配制的混凝土水泥用量为320kg，求1方没混凝土中其它材料用量已知：混凝土计算配合比C o：S o:G o=1：2.13:4.31 W/C=0.58解：由W/C=0.58 增加10%的水泥用量得出混凝土的基准配合比C j:S j:G j=1×(1+10%):2.13:4.31=1:1.94:3.92由C j=320㎏得出S j=1.94×320㎏=621㎏G j=1254㎏即混凝土的基准配合比为1:1.94:3.921m3混凝土中其它材料用量为水泥320㎏、砂 621㎏、石1254㎏水…3、已知混凝土的实验室配合比为1：2.40：4.10，W/C=0.6，1混凝土的用水量 W=180。
施工现场砂子含水率3％，石子含水率1％。
钢结构的连接习题及答案
钢结构的连接习题及答案例 3.1 试验算图3-21所示钢板的对接焊缝的强度。
钢板宽度为200mm ，板厚为14mm ，轴心拉力设计值为N=490kN ，钢材为Q235 ，手工焊，焊条为E43型，焊缝质量标准为三级，施焊时不加引弧板。
（a ） （b ）图3-21 例题3-1 （a ）正缝；（b ）斜缝解：焊缝计算长度 mm l w172142200=⨯-=焊缝正应力为223/185/5.2031417210490mm N f mm N w t =>=⨯⨯=σ不满足要求，改为斜对接焊缝。
取焊缝斜度为1.5：1，相应的倾角056=θ,焊缝长度mm l w 2.21314256sin 200'=⨯-=此时焊缝正应力为2203'/185/1.136142.21356sin 10490sin mm N f mm N tl N w f w =<=⨯⨯⨯==θσ剪应力为2203'/125/80.91142.21356cos 10490cos mm N f mm N tl N w v w =<=⨯⨯⨯==θτ 斜焊缝满足要求。
48.1560=tg ，这也说明当5.1≤θtg 时，焊缝强度能够保证，可不必计算。
例 3.2 计算图3-22所示T 形截面牛腿与柱翼缘连接的对接焊缝。
牛腿翼缘板宽130mm ，厚12mm ，腹板高200mm ，厚10mm 。
牛腿承受竖向荷载设计值V=100kN ，力作用点到焊缝截面距离e=200mm 。
钢材为Q345，焊条E50型，焊缝质量标准为三级，施焊时不加引弧板。
解：将力V 移到焊缝形心，可知焊缝受剪力V=100kN ，弯矩 m kN Ve M ⋅=⨯==202.0100翼缘焊缝计算长度为mm 106122130=⨯-腹板焊缝计算长度为mm 19010200=-（a ） （b ）图3-22 例题3-2（a ）T 形牛腿对接焊缝连接；（b ）焊缝有效截面焊缝的有效截面如图3-22b 所示，焊缝有效截面形心轴x x -的位置cm y 65.60.1192.16.107.100.1196.02.16.101=⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=cm y 55.1365.62.1192=-+=焊缝有效截面惯性矩4223134905.62.16.1005.411919121cm I x =⨯⨯+⨯⨯+⨯=翼缘上边缘产生最大拉应力，其值为22461/265/59.981013491065.61020mm N f mm N I My w t x t =<=⨯⨯⨯⨯==σ 腹板下边缘压应力最大，其值为22462/310/89.2001013491055.131020mm N f mm N I My w c x a =<=⨯⨯⨯⨯==σ 为简化计算，认为剪力由腹板焊缝承受，并沿焊缝均匀分布223/180/63.521019010100mm N f mm N A V w v w =<=⨯⨯==τ腹板下边缘正应力和剪应力都存在，验算该点折算应力222222/5.2912651.11.1/6.22063.5239.2003mmN f mm N w t a =⨯=<=⨯+=+=τσσ焊缝强度满足要求。
工程力学习题 及最终答案
第一章第二章第三章绪论思考题1) 现代力学有哪些重要的特征？2) 力是物体间的相互作用。
按其是否直接接触如何分类？试举例说明。
3) 工程静力学的基本研究内容和主线是什么？4) 试述工程力学研究问题的一般方法。
第二章刚体静力学基本概念与理论习题2-1 求图中作用在托架上的合力F R。
12030200N习题2-1图页脚内容页脚内容2-2 已知F 1=7kN ，F 2=5kN, 求图中作用在耳环上的合力F R 。
2-3 求图中汇交力系的合力F R 。
2-4 求图中力F 2的大小和其方向角。
使 a )合力F R =1.5kN, 方向沿x 轴。
b)合力为零。
2-5 二力作用如图，F 1=500N 。
为提起木桩，欲使垂直向上的合力为F R =750N ，且F 2力尽量小，试求力F 2的大小和角。
245601习题2-2图(b)xy4530F 1=30NF 2=20NF3=40N A xy4560F 1=600NF 2=700NF 3=500NA 习题2-3图(a )x70F 2F 1=1.25kN A习题2-4图30F 1=500NAF 2页脚内容2-6 画出图中各物体的受力图。
(b)B (a )A (c)(d)DACDB页脚内容2-7 画出图中各物体的受力图。
2-8 试计算图中各种情况下F 力对o 点之矩。
习题2-6图(d)习题2-7图(a )C DB DABCBABC页脚内容2-9 求图中力系的合力F R 及其作用位置。
习题2-8图P (d)PF( a )F 3M =6kN m F 3F 2页脚内容2-10 求图中作用在梁上的分布载荷的合力F R 及其作用位置。
( a )q 1=600N/mq=4kN/m( b )q A =3kN/m习题2-9图( c ) F 4F 3页脚内容2-11 图示悬臂梁AB 上作用着分布载荷，q 1=400N/m ，q 2=900N/m, 若欲使作用在梁上的合力为零，求尺寸a 、b 的大小。
钢结构计算题答案
第四章 轴心受力构件4.1 验算由2∟635⨯组成的水平放置的轴心拉杆的强度和长细比。
轴心拉力的设计值为270KN ，只承受静力作用，计算长度为3m 。
杆端有一排直径为20mm 的孔眼（图4.37），钢材为Q235钢。
如截面尺寸不够，应改用什么角钢？ 注：计算时忽略连接偏心和杆件自重的影响。
解：（1）强度 查表得 ∟635⨯的面积A=6.14cm 2 ，min 1.94x i i cm ==，22()2(614205)1028n A A d t mm =⨯-⋅=⨯-⨯=， N=270KN327010262.62151028n N Mpa f Mpa A σ⨯===≥=，强度不满足，所需净截面面积为32270101256215n N A mm f ⨯≥==， 所需截面积为212562057282n A A d t mm =+⋅=+⨯=， 选636⨯，面积A=7.29cm 22729mm =2728mm ≥ （2）长细比[]min3000154.635019.4o l i λλ===≤= 4.2 一块-40020⨯的钢板用两块拼接板-40012⨯进行拼接。
螺栓孔径为22mm ，排列如图4.38所示。
钢板轴心受拉，N=1350KN （设计值）。
钢材为Q235钢，解答下列问题; （1）钢板1-1截面的强度够否？（2）是否需要验算2-2截面的强度？假定N 力在13个螺栓中平均分配，2-2截面应如何验算？（3）拼接板的强度够否？解：（1）钢板1-1截面强度验算：210min (3)(400322)206680n A b d t mm =-⋅⋅=-⨯⨯=∑， N=1350KN31135010202.12056680n N Mpa f Mpa A σ⨯===≤=，强度满足。
（2）钢板2-2截面强度验算：（a ），种情况，（a ）是最危险的。
2222()0(5)(400808080522)206463n a A l d t mm =-⋅⋅=-++-⨯⨯=， N=1350KN32135010208.92056463n N Mpa f Mpa A σ⨯===≥=，但不超过5%，强度满足。
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1.10
1.16
0.04
2.09
2.00
2.054
0.10
1.62
1.59
1.618
经过三次插值计算可得当 时
3）将上述各参数代入公式计算后得
3.（20分）圆轴轴肩处的尺寸为：D=54mm，d=45mm，r=3mm。材料的力学性能为： ， 试绘制零件的简化等寿命疲劳曲线。
解：弯曲综合影响系数为 ，分别确定公式中的各项系数：
10.某截面形状一定的零件，当其尺寸增大时，其疲劳极限值将随之B。
A．增高B．降低C．不变D.规律不定
三、分析计算题（67分）：
1.（15分）已知某一合金钢的 ， ， 。（1）试绘制（按比例）此材料试件的 简化极限应力图；（2）设此试件受 的变应力作用，试用所绘制的极限应力图求出该试件
在 这种情况下的极限应力 。
1） ——有效应力集中系数
——材料的敏性系数，查附图3-1，当r=3mm时， ；
——理论应力集中系数，查附表3-2，
1.2
0.04
2.09
0.10
1.62
从上表中需要插值出 时
则
2） ——尺寸系数，设试件直径为 ，圆柱形，查表得
3） ——表面质量系数，若轴为精车，由 ，查表得
4） ——强化系数，设试件直径 ，有应力集中，采用渗碳工艺，取 ；
将上述各参数代入公式可得
故在简化的等寿命疲劳曲线图中，坐标值分别为：
绘图如右所示。
4.（20分）如上题中危险截面上的平均应力为 应力幅 ，试分别按1）r=C、2） 求出该截面的计算安全系数 。
解：根据上题图标出工作点M如图；
（1） 时，从原点过工作点M做射线交AG于 ，则计算安全系数为
（2） 时，过工作点M做平行于纵轴的射线交AG于 ，则计算安全系数为
＝ 。
7.铁路车辆的车轮轴只受对称循环弯曲应力。
二、选择题：（20分）
1.某齿轮传动装置如图1所示，轮1为主动轮，则轮2的齿面接触应力应按B变化。
A．对称循环
B．脉动循环
C．循环特性r=-0.5的循环
D．循环特性r=+1的循环
2.图1所示的齿轮传动装置，轮1为主动轮，当轮1做双向回转时，则轮1齿面接触应力按B变化。
A．甲B乙C．丙D．丁
6.下图所示为四种圆柱体接触情况，各零件的材料相同，接触宽度及受载均相同，图中 ，则情况A的接触应力最大；C的接触应力最小。
7.某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限 ，若疲劳曲线指数m=9，应力循环基数 ，当该零件工作的实际应力循环次数 时，则按有限寿命计算，对应于N的疲劳极限 为CMPa。
4.零件按无限寿命设计时，疲劳极限取疲劳曲线上的水平线对应的应力水平；按有限寿命设计时，预期达到N次循环时的疲劳极限表达式为 。
5.在校核轴危险截面处的安全系数时，在该截面处同时有圆角、键槽及配合边缘等应力集中源，此时应采用其中最大的有效应力集中系数进行计算。
6.有一传动轴的应力谱如图所示，则 ＝ ，
2.（12分）一圆轴的轴肩尺寸为D=72mm，d=62mm,r=3mm.材料为40CrNi，其强度极限 屈服极限 试计算轴肩的弯曲有效应力集中系数 。
解： 确定公式中的未知量：
1)确定 ：
查附图3-1，r=3mm, 有
0.91
700
0.84
由插值公式 代入 ， ； ， ,及 可计算出
2）确定
查附表3-2，在
宁夏大学机械工程学院《机械设计》课程习题——第三章
一、填空题：（13分）
1.影响机械零件疲劳强度的主要因素有应力集中、尺寸及截面形状、表面质量（强化）。（列出3项）
2.在静应力工况下，不仅可以产生静应力，也可能产生变应力。
3.钢制零件的疲劳曲线( 曲线)中，当 时为有限疲劳寿命区；而当 时为无限疲劳寿命区。
A.对称循环B.脉动循环C．循环特性r=-0.5的循环D．循环特性r=+1的循环
3.某单向回转工作的转轴，考虑起动、停车及载荷不平稳的影响，其危险截面处的切应力 的应力性质通常按下图中的B计算。
4.两等宽的圆柱体接触，其直径 ，弹性模量 ，则其接触应力值为A。
A． B. C. D.
5.某四个结构及性能相同的零件甲、乙、丙、丁，若承受最大应力 的值相等，而应力循环特性r分别为十1、0、-0.5、-1，则其中最易发生失效的零件是D。
A．300 B.428 C. 500.4 D.430.5
8.在下图所示的极限应力图中，工作应力N点位置如图，加载情况属于 情况，试用作图法判定其材料的极限应力取为D。
A． B. . C. D.
9.某结构尺寸相同的零件，当采用C材料制造时，其有效应力集中系数最大。
A．HT200 B．35号钢C．40CrNi D．45号钢