材料力学课程设计题目16
材料力学作业题集(学院)
一、求图示图形形心的位置。
二、计算半圆形对形心轴 的惯性矩。
三、试确定图示平面图形的形心主惯性轴的位置，并求形心主惯性矩。
一、试求图示各梁中截面1-1、2-2、3-3上的剪力和弯矩，这些截面无限接近于截面 或截面 。设 、 、 均为已知。
五、平面直角折杆在C端受到铅直力P作用，如图所示。材料的[σ]=160MPa。若P=10kN，l=2m，a=1.2m。试根据第四强度理论设计轴AB的直径d。
六、下图示圆轴直径d=15mm，受弯矩My与扭矩Mx共同作用。测得轴表面上点A沿轴线方向的线应变 ，点B沿与轴线成45o方向的线应变 ，E=210GPa， ， MPa。试求My与Mx，并用第四强度理论校核轴的强度。
五、已知受力构件表面某点处沿三个方向的线应变为： ， ， 。材料的弹性模量 ，泊松比 ，试求该点的主应力。
一、从低碳钢零件中某点取出一单元体，其应力状态如图所示，试按第三和第四强度理论计算单元体的相当应力。图中应力单位是 。
(1)、 , ,
(2)、 , ,
二、上题中若材料为铸铁，试按第一和第二强度理论计算单元体的相当应力。图中应力单位是 ，泊松比 。
一、作图示杆的扭矩图
二、已知传动轴为钢制实心轴，最大扭矩MT＝7kN•m，材料的许可切应力[]＝30MPa，切变模量G＝80GPa，许可扭角[]＝0.2/m，试按强度条件和刚度条件设计轴径d。
四、已知圆轴受外力偶矩m＝5kN·m，材料的许可切应力[]＝80MPa。
（1）试设计实心圆轴的直径D1；
（2）若该轴改为=d/D=0.9的空心圆轴，试设计空心圆轴的内、外径d2、D2。
复合材料力学课程设计
复合材料力学课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解复合材料的定义、分类和基本性质，掌握复合材料的基本力学原理；2. 使学生掌握复合材料力学性能的表征方法，了解影响复合材料力学性能的因素；3. 引导学生运用所学知识，分析复合材料在工程实际中的应用，并能解决简单问题。
技能目标：1. 培养学生运用数学和力学知识分析复合材料力学问题的能力；2. 提高学生设计复合材料结构的能力，能根据实际需求选择合适的复合材料和结构；3. 培养学生通过实验和计算等方法，对复合材料力学性能进行测试和评估的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对复合材料及其力学性能的兴趣，培养学生对材料科学的热爱；2. 培养学生的创新意识和团队协作精神，让学生在探讨问题中学会尊重他人意见；3. 使学生认识到复合材料在现代科技发展中的重要性，增强学生的社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为高二年级选修课程，旨在让学生在掌握力学基础知识的基础上，进一步学习复合材料的力学性质及其应用。
学生特点：高二学生在知识结构、思维能力和实践能力方面有一定基础，具备一定的自主学习能力和合作探究精神。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，提高学生的创新能力和实践操作能力。
在教学过程中，注重目标导向，分解课程目标为具体学习成果，以便教学设计和评估。
二、教学内容1. 复合材料概述- 复合材料的定义、分类及特点- 复合材料的应用领域2. 复合材料基本力学原理- 弹性力学基础理论- 复合材料的应力-应变关系- 复合材料的强度理论3. 复合材料力学性能表征- 弹性模量、泊松比等力学性能参数- 力学性能测试方法及设备- 影响复合材料力学性能的因素4. 复合材料设计与应用- 复合材料结构设计原则- 复合材料选材及结构优化- 复合材料在工程实际中的应用案例5. 复合材料力学问题分析- 简单复合材料结构的力学分析- 复合材料力学问题的求解方法- 复合材料力学问题的实验研究教学大纲安排：第一周：复合材料概述第二周：复合材料基本力学原理第三周：复合材料力学性能表征第四周：复合材料设计与应用第五周：复合材料力学问题分析教材章节：第一章：复合材料概述第二章：复合材料基本力学原理第三章：复合材料力学性能表征第四章：复合材料设计与应用第五章：复合材料力学问题分析教学内容与课程目标紧密关联，旨在确保学生掌握复合材料力学的基本知识和实践应用，注重内容的科学性和系统性。
《材料力学》 练习题 (弯曲变形)
《材料力学》练习题（弯曲变形）
院系：年级：专业：
姓名：学号：成绩：
1、试用积分法求如图所示梁：
（1）挠曲线方程，并绘出挠曲线的大致形状；
（2）截面A处的挠度和截面B处的转角。
（EI为已知）
2、用积分法求图所示各梁的挠曲线方程、转角方程和B截面的转角、挠度。
（设EI=常数）
3、试用积分法求图中截面A 处的挠度和转角。
4、外伸梁受力如图所示，试用积分法求A θ、B θ及D y 、C y 。
（设EI =常数）
6、试用叠加法求如图所示简支梁C截面的挠度和两端的转角。
8、如图所示梁AB 的右端由拉杆BC 支承。
已知：4kN/m q =，2m l =，3m h =，梁的截面为边长200mm b =的正方形，材料的弹性模量110GPa E =；拉杆的横截面面积2250mm A =，材料的弹性模量2200GPa E =。
试求拉杆的伸长l ∆，以及梁的中点在竖直方向的位移。
材料力学课程设计
材料力学课程设计指导书聂毓琴修订吉林大学2005年6月前言材料力学是工科院校一门重要的学科基础课，高等学校中使用的各种材料力学教材，往往将杆件的变形分成几种基本形式。
并针对这几种基本变形形式在各自的范围内分别独立地给予解答。
我们在教学中体会到这种做法的优越性。
但同时也感到这种孤立地研究某一问题的方式也有其自身的弱点。
其中最为突出的，就是学生很难从整体上把握材料力学的全貌，更难于利用材料力学的知识去解决工程实际问题。
为此，我们试图针对学生的专业特点和不同专业的要求，从强度、刚度、稳定性的观点出发，在工程实际中选取一些较为复杂的构件，要求学生从全面的、整体的角度予以解答，这样就既可以深化课堂上的知识，使知识系统话，同时也培养了学生解决实际问题的能力，既把所学过的基础课（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机和材料力学等）系统应用。
又为后继课程的学习打下基础，使各教学环节和教学内容有机地联系起来。
对学生来说，通过材料力学课程设计可初步了解工程中的设计思想和设计方法，也激发了学习积极性和创造精神。
对教师来说，在拓宽知识面，改进教学方法、教学态度，提高教学水平上都有一定的益处。
在总体上可以使教学质量有所提高。
作为教学改革的内容之一，我们的工作还只是探索性。
我们的目的不仅于课程设计本身，更着眼于材料力学课程本身的建设和改革。
材料力学课程设计这一崭新的教学环节是我校于1987年率先开始试点，并在以后的几年中进行了集中安排一周另四天分散和分散五周安排等方式的实践，取得了宝贵的经验，并在全校产品类专业中逐步推广成为材料力学课程建设的主要内容之一。
材料力学课程设计做为教改研究项目已于1991年4月通过校级鉴定。
得到校内、外专家的充分肯定与赞扬，1993年3月，获校优秀教学成果奖；也得到国家教委理工科院校材料力学课程指导小组组长、副组长的高度评价。
并于1993年5月获吉林省优秀教学成果一等奖。
“材料力学课程设计”作为附加项目及创新点，使材料力学课程的教学改革与实践在2001年获吉林大学教学成果二等奖；以此为特色，2002年材料力学课程被评为吉林大学精品课程；材料力学课程的教学改革与创新于2005年获吉林大学教学成果一等奖；获吉林省教学成果二等奖。
材料力学性能课程实验教学大纲(课程实验类) - 东南大学分析测试中心
材料力学性能课程实验教学大纲（课程实验类）所属课程名称：材料力学性能英文名称：Material Mechanical Properties of Materials所属课程编号：1202302面向专业：材料类各专业(金属材料、土木工程材料、电子信息材料、先进材料及成形)课程总学时：32+16 ；实验学时16 ；课程学分： 2.5 ；本大纲主撰人：王仕勤、秦鸿根（Tel：52090661，E—mail: wsqwyd@）一、实验目的材料力学性能实验是《材料力学性能》课程中重要的教学环节。
通过实验教学，验证、巩固和补充课堂中讲授的理论知识，使学生掌握材料力学性能的测试原理和测试方法；了解测试设备及基本操作规范；并培养学生对实验数据和实验结果进行正确分析判断的能力以及科学认真的态度和实事求是的工作作风。
为今后的课程设计、毕业设计及工程实践工作打下坚实的基础。
三、教学管理模式与注意事项1、学生在实验前必须认真预习实验指导书的相关内容。
2、教师在实验前进行必要的讲解和指导。
3、学生应严格按照操作规程对仪器设备进行正确操作，确保人身安全和设备安全。
四、成绩评定与占课程总成绩的比例1、指导老师根据学生实验预习情况及实验报告的完成情况进行成绩评定。
2、将实验成绩报给任课教师，以占课程总成绩的15～20%的比例纳入课程的总成绩。
五、设备与器材配置1、电子万能试验机2台7、冲击试验机1台2、液压万能试验机2台8、温度计10只3、布氏硬度计2台9、冷却保温装置6套4、洛氏硬度计1台10、游标卡尺2只5、维氏硬度计1台11、钢筋划线仪2台6、读数放大镜2只12、实验耗材若干六、实验任务书与参考资料1、王仕勤、秦鸿根等材料力学性能实验指导书. 南京：东南大学讲义，2006.112、高建明等材料力学性能. 武汉：武汉大学出版社，2004.83、秦鸿根建筑材料实验指导书. 南京：东南大学讲义，2003.103、伍洪标等无机非金属材料试验. 化学工业出版社，2002.6。
材料力学课程设计(底盘车架的静力分析及强度、刚度计算)
（5）危险截面上各种应力的分布规律图及由此判定各危险点处的应力状态图。 （6）各危险点的主应力大小及主平面位置。 （7）选择强度理论并建立强度条件。 （8）列出全部计算过程的理论依据、公式推导过程以及必要的说明。 （9）对变形及刚度分析要写明所用的能量法计算过程及必要的内力图和单位力 图。
q 单独作用在 DF 段时：
图 3-17 qdf 单独作用示意图
图 3-18 qdf 单独作用弯矩图 利用图乘法（后述图乘法只给出最终化简结果）：
2qCF
2qCD
2qDF
ql 3
24EI
6l22l3
8l 2
l2 3
4l 2l 24
8l l l 234
3l 3 3
4l 2l 34
2
○6 q 单独作用在 FG 段时：
2
3
43
234
6EI
2
图 3-7 X2 处单位力单独作用示意图
图 3-8 X2 处单位力单独作用弯矩图
○3
F A
单独作用时：
图 3-9 FA 单独作用示意图
图 3-10 FA 单独作用弯矩图
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利用图乘法，可以得到：
1FA
1 EI
[FAl1
(l 2
(l
l) 3
2
l ) (l l )2
2F 2FA 2FB 2qCF 2qFG
将上述求得
、
11
、
12
、
21
、
22
、
1F
2F
代入前述力法正则方程，可
得到：
X 1
F c
10516.722N
X 2
材料力学全部习题解答
弹性模量
b
E 2 2 0 M P a 2 2 0 1 0 9P a 2 2 0 G P a 0 .1 0 0 0
s
屈服极限 s 240MPa
强度极限 b 445MPa
伸长率 ll010000m ax2800
由于 280;故0该50 材0料属于塑性材料;
13
解：1由图得
弹性模量 E0 3.550110063700GPa
A x l10.938m m
节点A铅直位移
A ytan 4 l150co sl4 2503.589m m
23
解：1 建立平衡方程 由平衡方程
MB 0 FN1aFN22aF2a
FN 2 FN1
得： FN12F1N22F
l1
l2
2.建立补充方程
3 强度计算 联立方程1和方
程（2）;得
从变形图中可以看出;变形几何关
l
l0
断面收缩率
AAA110000d22d22d2121000065.1900
由于 2故.4 属6 % 于 塑5 性% 材料;
15
解：杆件上的正应力为
F A
4F D2 -d2
材料的许用应力为
要求
s
ns
由此得
D 4Fns d2 19.87mm
s
取杆的外径为
D19.87m m
16
FN1 FN 2
Iz= I（ za） I（ zR ） =1 a2 4
2R4 a4 R 4 =
64 12 4
27
Z
解 a沿截面顶端建立坐标轴z;，y轴不变; 图示截面对z，轴的形心及惯性矩为
0 .1
0 .5
y d A 0 .3 5 y d y2 0 .0 5 y d y
材料力学课程设计--曲柄轴的强度设计、疲劳强度校核及刚度计算
材料力学课程设计计算说明书设计题目：曲柄轴的强度设计、疲劳强度校核及刚度计算数据号：7.7-02学号：42100223姓名：刘风指导教师：魏媛目录一、设计目的 (3)二、设计任务和要求 (3)2.1、设计计算说明书的要求 (3)2.2、分析讨论及说明书部分的要求 (4)2.3、程序计算部分的要求 (4)三、设计题目 (4)3.1、数据1）画出曲柄轴的内力图 (5)2）设计主轴颈D和曲柄颈直径d (8)3）校核曲柄臂的强度 (9)4）校核主轴颈飞轮处的疲劳强度 (15)5）用能量法计算A端截面的转角yθ，zθ (16)四、分析讨论及必要说明 (20)五、设计的改进措施及方法 (20)六、设计体会 (21)七、参考文献 (21)附录一.流程图 (24)二.C语言程序·····················································25三．计算输出结果 (28)一、设计目的本课程设计是在系统学完材料力学课程之后，结合工程实际中的问题，运用材料力学的基本理论和计算方法，独立地计算工程中的典型零部件，以达到综合利用材料力学知识解决工程实际问题的目的。
同时，可以使学生将材料力学的理论和现代计算方法及手段融为一体，既从整体上掌握了基本理论和现代计算方法，又提高了分析问题、解决问题的能力；既是对以前所学知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机和材料力学等）的综合运用，又为后续课程的学习打下基础，并初步掌握工程设计思路和设计方法，使实际工作能力有所提高。
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题目 4：曲柄轴强度设计与变形计算(2)
曲轴结构如图所示，结构参数如表设计数据。
1、曲柄轴力学简图
2、设计计算数据(长度单位为 m) 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 l1 0.17 0.18 0.19 0.20 0.21 0.22 0.17 0.18 0.19 0.20 0.21 0.22 l2 0.06 0.055 0.05 0.048 0.052 0.058 0.058 0.052 0.048 0.06 0.055 0.05 r1 0.11 0.12 0.13 0.11 0.12 0.13 0.13 0.12 0.11 0.13 0.12 0.11 r2 0.17 0.18 0.175 0.17 0.18 0.175 0.175 0.18 0.17 0.175 0.18 0.17 h/b 2 2.1 2.2 2 2.1 2.2 2.2 2.1 2.0 2.2 2.1 2.0
R/m
0.12 0.12 0.14 0.14 0.13 0.13 0.11 0.11 0.12 0.13 0.12 0.11
θ( )
45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45
n/ (r/min)
400 350 450 500 380 360 370 420 380 360 370 420
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
l1/m
0.16 0.17 0.18 0.19 0.16 0.17 0.18 0.19 0.16 0.17 0.18 0.19
l 2/m
0.47 0.50 0.52 0.54 0.54 0.52 0.50 0.47 0.52 0.53 0.51 0.50
h
0.14 0.13 0.12 0.14 0.13 0.12 0.14 0.13 0.12 0.14 0.13 0.12
E/GPa 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200
μ 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27
0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27
280 260 270 250 290 280 260 270 250 290 270 280
基本要求 1、画出曲轴的内力图。 2、设计曲轴颈直径 d，主轴颈直径 D。 3、校核曲柄臂的强度。 4、用能量法计算 A-A 截面的转角 y , z 。 *⑴分析计算结果是否合理，并讨论其原因、改进措施。 *⑵提出改进设计的初步方案及设想。 *⑶提高强度、刚度的措施及建议。
题目 1：传动轴强度设计与变形计算 1、传动轴力学简图
2、传动轴零件图
3、设计计算数据 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 P/kw 15 16 18 10 12 14 16 17 18 19 18 10 P1/kw 7 8 9 10 6 7 9 8 9 10 10 9 n/(r/min) 500 440 508 402 666 555 699 566 633 788 566 633 D/mm 1000 1000 900 900 1000 1000 900 900 1000 900 1000 900 D1/mm 500 500 450 450 500 500 450 450 500 450 500 450 D2/mm 300 300 280 280 300 300 280 280 300 280 300 300 G1/N 400 450 350 380 400 450 350 450 350 450 380 350 G2/N 900 1000 900 1000 900 1000 900 1000 900 1000 1000 900 a/mm 350 400 380 360 500 480 560 640 380 660 380 360 α(0) 60 45 60 45 60 45 60 45 60 45 60 45
其中 P 为主动轮，另外两轮为从动轮；主动轮重为 G2，Ｐ1 所在的从动轮重为 G1，另 一从动轮自重不计，受力及尺寸如图所示。其中序号为 1-5 组Ф1/Ф2=Ф2/Ф3=Ф3/Ф4=1.3；序 号为 6-10 组Ф1/Ф2=Ф2/Ф3=Ф3/Ф4=1.2；材料许用应力 [σ]=80MPa。 基本要求： １、计算结构支座反力； 2、绘制内力图 3、根据第三强度理论进行截面设计 4、根据能量法计算外载所在截面形心产生的位移（轴截面按等截面计算，即上述计算何种 的得到的最大直径Ф1） 。 *⑴分析计算结果是否合理，并讨论其原因、改进措施。 *⑵提出改进设计的初步方案及设想。 *⑶提高强度、刚度的措施及建议。
2、设计计算数据(长度单位为 m) 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 l1 0.085 0.080 0.090 0.075 0.085 0.080 0.090 0.075 0.085 0.080 0.090 0.075 l2 0.110 0.100 0.105 0.115 0.115 0.110 0.100 0.115 0.112 0.105 0.110 0.098 l3 0.022 0.020 0.019 0.021 0.023 0.024 0.023 0.024 0.021 0.022 0.020 0.019 P/kw 3.2 3.0 3.1 3.3 3.4 3.5 3.6 3.4 3.3 3.2 3.0 3.6 n/(r/min) 310 315 320 300 305 325 310 315 320 300 305 325 Φ1 0.110 0.112 0.108 0.115 0.116 0.106 0.108 0.110 0.105 0.112 0.110 0.114 Φ2 0.140 0.144 0.142 0.145 0.150 0.140 0.142 0.147 0.145 0.142 0.146 0.148 d 0.030 0.032 0.035 0.040 0.030 0.032 0.035 0.040 0.030 0.032 0.035 0.040 E/GPa 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 μ 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 [σ]/MPa 100 90 100 90 100 90 100 90 100 90 100 90 签名
签名
基本要求 1、画出曲轴的内力图。 2、按第四强度理论校核 m-m，n – n 截面的强度。 3、若不满足强度条件，重新设计截面。 4、用能量法计算 m-m 截面的挠度和转角。 *⑴分析计算结果是否合理，并讨论其原因、改进措施。 *⑵提出改进设计的初步方案及设想。 *⑶提高强度、刚度的措施及建议。
P /kw
5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 5.6 5.8 6.2 6.0 5.8 5.9
d D
0.65 0.6 0.75 0.65 0.6 0.7 0.65 0.6 0.65 0.6 0.60 0.7
FH y /N
4000 4500 5000 4200 5000 4200 4000 5000 5000 4200 4000 5000
题目 2：变速箱传动轴强度设计与变形计算
变速箱传动轴结构如图所示，轴直径为 d，轴上齿轮Ⅰ为直齿轮，传动力 分解为周向力 F1 和径向力 Fr1，F r1 = F1 tan 20 。轴上齿轮Ⅱ为斜齿轮，其法向压力
角为α2=200，螺旋角为β=250，斜 F r 2 = F2 tan ，F a 2 = F2 tan ，结构参数如表设计数据。 cos 1、传动轴力学简图
l 3/m
0.15 0.16 0.17 0.18 0.17 0.15 0.20 0.18 0.18 0.16 0.27 0.19
a/m
0.12 0.11 0.10 0.13 0.12 0.10 0.13 0.11 0.12 0.10 0.13 0.11
b/m
0.16 0.18 0.20 0.22 0.18 0.16 0.22 0.20 0.17 0.19 0.20 0.21
[σ]/MPa 130 120 130 120 140 130 120 130 120 140 120 140
F1/kN
40 45 50 40 45 50 40 45 50 40 45 50
F2/kN 30 25 20 30 25 20 30 25 20 30 25 20
Φ 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12
Ft tan cos
车床主轴力学模型和计算简图 表 1：计算数据表（1）
()
20
()
10
/m
0.5 10
4
[ ] / MPa
150
[ fD ]/ m
3.3 10
4
[ fE ]/ m
3.5 10
4
[ c ] / rad
0.0028
表 2：设计计算数据表（2） 序 号
基本要求： １、计算结构支座反力； 2、绘制内力图 3、根据第四强度理论进行强度校核 4、根据能量法计算 D 截面形心产生的位移。
题目 3：曲柄轴强度设计与变形计算(1)
某柴油机曲轴可以简化为下图所示的结构，材料为球墨铸铁(QT450-5)弹性 常数为 E、 μ， 许用应力为[σ]， 边缘处输入转矩为 Me ， 曲轴颈中点受切向力 Ft 、 Ft 径向力 Fr 作用，且 Fr = 。曲柄臂简化为矩形截面，截面 b*h。且满足 h=1.4 D， 2 h/b=3/2，且左右相同， l 3 =1.2r，其中 r 为 Ft 距曲轴颈的距离。