西南交大第二版材工程力学材料力学部分习题答案课件
工程力学教程西南交通大学应用力学与工程系第二版习题题库详解2剖析
2011年山东建筑大学工程力学课程考试复习题及参考答案一、填空题：1.受力后几何形状和尺寸均保持不变的物体称为__________________ 。
2.构件抵抗 _______________ 的能力称为强度。
3.圆轴扭转时，横截面上各点的切应力与其到圆心的距离成_____________ 比。
4.梁上作用着均布载荷，该段梁上的弯矩图为________________ 。
5.偏心压缩为 _________________________ 的组合变形。
6.柔索的约束反力沿 ___________________________ 离开物体。
7.构件保持 _______________ 的能力称为稳定性。
8.力对轴之矢 _____________________________________________ 情况下为零。
9.梁的中性层与横截面的交线称为________________ 。
10.图所示点的应力状态，其最大切应—_______________________________ 。
llOOMPa——100 MPa11.物体在外力作用下产生两种效应分别是_______________________________ 。
12.外力解除后可消失的变形，称为__________________ 。
13.力偶对任意点之矩都__________________ 。
14.阶梯杆受力如图所示，设AB和BC段的横截面面积分别为2A和代弹性模量为E,则杆中最大正应力为___________________ 。
15.梁上作用集中力处，其剪力图在该位置有_____________ 。
16.光滑接触面约束的约束力沿__________________ 指向物体。
17.外力解除后不能消失的变形，称为___________________ 。
18.平面任意力系平衡方程的三矩式，只有满足三个矩心___________________ 的条件时，才能成为力系平衡的充要条件。
工程力学材料力学部分课后习题详解
2-1 求下列结构中指定杆内的应力。
已知(a)图中杆的横截面面积A 1=A 2=1150mm 2； 解：（1）分析整体，作示力图∑=0)(i BF M：CB 041088=××−×A F AF N1F N2(c)40kN A F =（2）取部分分析，示力图见（b ）∑=0)(i CF M：02442.22=×+×−×q F F A N2(404402)36.36kN 2.2N F ×−×==3262236.361031.62MPa 115010N F A σ−×===×（3）分析铰E ，示力图见（c ）∑=0ix F ：0sin 12=−βN N F F1240.65kN N N F F == 3161137.961035.3MPa 115010N F A σ−×===×2-2 求下列各杆内的最大正应力。
（3）图(c)为变截面拉杆，上段AB 的横截面积为40mm 2，下段BC 的横截面积为30mm 2，杆材料的ρg =78kN/m 3。
解：1.作轴力图，BC 段最大轴力在B 处6N 120.530107812.0kN B F −=+×××AB 段最大轴力在A 处6N 12(0.5300.540)107812.0kN A F −=+×+×××3N 2612.010400MPa 30mm3010B B F σ−−×===× 3N 2612.010300MPa 40mm 4010AA F σ−−×===×杆件最大正应力为400MPa ，发生在B 截面。
EDF BF AF CxF N2(b)A120B120F NC2-4 一直径为15mm ，标距为200mm 的合金钢杆，比例极限内进行拉伸试验，当轴向荷载从零缓慢地增加58.4kN 时，杆伸长了0.9mm ，直径缩小了0.022mm ，确定材料的弹性模量E 、泊松比µ。
工程力学2(材料力学)习题解答
《工程力学2习题解答》建筑1001班陈飞力学教研室编著1-2. 试求图示结构mm 和nn 两截面上的内力，并指出AB 和BC 两杆属何种基本变形。
解：（1）求约束反力：取杆AB 为研究对象∑∑∑=⨯-⨯==-+===0233 003 000BCABCAAN M N Y Y X X 解得：kN Y kN N A BC 1 2==（2）求m-m 截面内力：将杆AB 沿截面m-m 截开, 取左半部分kNm Y M kN Y Q A m-m A m m 11 1=⨯===-AB 杆发生弯曲变形。
（3）求n-n 截面内力：取杆BC 为研究对象，截开n-n 截面kN N N BC n n 2==-BC 杆发生拉伸变形1-3. 拉伸试件A 、B 两点的距离l 称为标距，在拉力作用下，用引伸仪量出两点距离的增量为Δl =5×10-2mm 。
若l 的原长为l =10cm ，试求A 、B 两点间的平均应变。
解：平均应变为42105100105Δ--⨯=⨯==l l m ε1-4. 图示三角形薄板因受外力而变形。
角点B 垂直向上的位移为0.03mm ，但AB和BC 仍保持为直线。
试求沿OB 的平均应变，并求AB 、BC 两边在B 点夹角的变化。
解：（1） 求OB 方向的平均线应变n4105.212003.0Δ120-⨯=====l l mmOA OB m ε （2）求AB 与BC 两边的角应变4105.2'22-⨯=-=OB AO arctg πγ2-1. 试求图示各杆1-1、2-2、3-3截面的轴力， 并作轴力图。
解: (a)（1）求约束反力kNR R X 500203040 0==-++-=∑（2）求截面1-1的轴力kNN NR X 500011==+-=∑（3）求截面2-2的轴力kNN NR X 10040 022==++-=∑（4）求截面3-3的轴力(a) (b)kNN NR X 2003040 033-==+++-=∑（5）画轴力图(b)（1）求截面1-1的轴力01=N（2）求截面2-2的轴力 PN4022==（3）求截面3-3的轴力PN P P NX 304 033==-+=∑（4）画轴力图2-2. 作用图示零件上的拉力P=38kN ，试问零件内最大拉应力发生于哪个横截面上？并求其值。
材力习题册(第二版201008)参考答案(1-9章)
第一章绪论一、选择题1．根据均匀性假设，可认为构件的（C）在各处相同。
A．应力B．应变C．材料的弹性系数D．位移2．构件的强度是指（C），刚度是指（A），稳定性是指（B）。
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原有平衡状态的能力C．在外力作用下构件抵抗强度破坏的能力3．单元体变形后的形状如下图虚线所示，则A点剪应变依次为图(a) （A），图(b) （C），图(c) （B）。
A．0B．r2C．r D．1.5r4.下列结论中( C )是正确的。
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；5. 两根截面面积相等但截面形状和材料不同的拉杆受同样大小的轴向拉力，它们的应力是否相等（B）。
A．不相等；B．相等；C．不能确定；6．为把变形固体抽象为力学模型，材料力学课程对变形固体作出一些假设，其中均匀性假设是指（C）。
A. 认为组成固体的物质不留空隙地充满了固体的体积；B. 认为沿任何方向固体的力学性能都是相同的；C. 认为在固体内到处都有相同的力学性能；D. 认为固体内到处的应力都是相同的。
二、填空题1.材料力学对变形固体的基本假设是连续性假设，均匀性假设，各向同性假设。
2．材料力学的任务是满足强度，刚度，稳定性的要求下，为设计经济安全的构件提供必要的理论基础和计算方法。
3．外力按其作用的方式可以分为 表面力 和 体积力 ，按载荷随时间的变化情况可以分为 静载荷 和 动载荷 。
4．度量一点处变形程度的两个基本量是 （正）应变ε 和 切应变γ。
三、判断题1．因为构件是变形固体，在研究构件平衡时，应按变形后的尺寸进行计算。
（ × ） 2．外力就是构件所承受的载荷。
（ × ） 3．用截面法求内力时，可以保留截开后构件的任一部分进行平衡计算。
（ √ ） 4．应力是横截面上的平均内力。
（ × ） 5．杆件的基本变形只是拉(压)、剪、扭和弯四种，如果还有另一种变形，必定是这四种变形的某种组合。
工程力学(工程静力学与材料力学)第二版答案(完整资料).doc
(a) (b)习题1-1图 【最新整理，下载后即可编辑】1－1 图a 、b 所示，Ox 1y 1与Ox 2y 2分别为正交与斜交坐标系。
试将同一方F 分别对两坐标系进行分解和投影，并比较分力与力的投影。
解：（a ），图（c ）：11 sin cos j i F ααF F +=分力：11 cos i F αF x = ， 11 sin j F αF y = 投影：αcos 1F F x = ， αsin 1F F y =讨论：ϕ= 90°时，投影与分力的模相等；分力是矢量，投影是代数量。
（b ），图（d ）：1y F x xF 1y Fα1xF y F（c ）2F2y F2y2x 2x F2y FF（d ）(a) (b)习题1－2图F DR AC BD AxF AyF(a-1)Ay F FB C A AxF 'F C(a-2) C DF DR(a-3)AxFF A C BD AyF (b-1) 分力：22)tan sin cos (i F ϕααF F x -= ，22sin sin j FϕαF y =投影：αcos 2F F x = ， )cos(2αϕ-=F F y 讨论：ϕ≠90°时，投影与分量的模不等。
1－2 试画出图a 、b 两情形下各物体的受力图，并进行比较。
比较：图（a-1）与图（b-1）不同，因两者之F R D 值大小也不同。
1－3 试画出图示各物体的受力图。
习题1－3图F AxFAyF D C BABF或(a-2)FB AF DCA(a-1)BF AxF AAyF C(b-1)WF BD CF FCBBF AACBF(f-1)(e-3)'A(f-2)1O(f-3)c FF AF DF BF AF A习题1－4图1－4 图a所示为三角架结构。
力F1作用在B铰上。
杆AB 不计自重，杆BD杆自重为W。
试画出图b、c、d所示的隔离体的受力图，并加以讨论。
工程力学(第二版)习题册答案
一、填空题
1. 相 对 滑 动 相 对 滑 动 趋 势 接触面的切线 相反 2. 10N 20N 30N 30N 30N 3. 100N 竖直向上 平衡 4. 平稳无冲击 自锁
阻碍物体相对滑动
相对滑动趋势
二、选择题
1. A
三、简答题
1. ①问题中含有可能发生相对滑动的摩擦面，因此，存在摩擦力； ②受力图中要画出摩擦力，摩擦力总是沿着接触面的切线方向并与物体相对滑
7.
8.
9.
第二章 平面力系
第一节 共线力系的合成与平衡
一、填空题
1. 在同一条直线上
2. FR Fi FR 0
二、计算题
设向右为正方向。 则 FR=120+40-80-200=-120N 方向：水平向左
第二节 平面汇交力系的合成
一、填空题
1. 作用于同一平面内且各力作用线相交于一点的力系 共线力系 力的作用点 2. -F 或 F 0 0 -F 或 F 3. 合力在任一坐标轴上的投影 各分力在同一轴上投影的代数和 4. F4 F3 5. 自行封闭 6. 所有各力在 x 轴上投影的代数和为零 所有各力在 y 轴上投影的代数和为零 Fx 0 Fy 0
3. 后轮：摩擦力向前 前轮：摩擦力向后
4. 不下滑，处于自锁状态
四、计算题
FT 60 18 3N
五、应用题
1. （提示）从摩擦力与 F 对 B 点的力矩大小的比较进行考虑
第三章 空间力系 第一节 力在空间坐标轴上的投影与合成
一、填空题
1. 力的作用线不都在同一平面内呈空间分布的力系 2. 一次投影法 二次投影法
二、选择题
1. A 2.B
它所限制物体
三、简答题
1.柔性体约束只能承受拉力，不能承受压力。 2.被约束物体可以沿约束的水平方向自由滑动，也可以向离开约束的方向运动， 但不能向垂直指向约束的方向运动。 3.剪刀的两半部分可以绕销钉轴线相对转动，但不能在垂直销钉轴线的平面内沿 任意方向做相对移动。 4.木条不能沿圆柱销半径方向移动，但可以绕销轴做相对转动。 5.固定端约束既限制物体在约束处沿任何方向的移动，也限制物体在约束处的转 动。
工程力学教程西南交通大学应用力学及工程系第二版习题答案详解
（静力学）
1
第一章 P19：
F
450
A
P
FNA
B FNB
1-1（b）
B
FNB
A FA
300
P
1-2（a）
2
P A 450
F FAx A
C B
FNB
FAy
或
B
300
FB
FA
F
1-2（b）
A C
B
300
FA
FB
1-2（d）
3
A
F
P
C E
FNE F
A FA/
P
C FCx/
E FCy/
约束力。设刚架的自重及摩擦均可不计。
F
B
FB
解：【BC】
B
a
A
FA
【整体】
FA
FC
450 450
F
a
C
二力构件
C
FC
FC
FC FA F sin450
2 F 0.707F 2
【BC】 FB FC 0.707F
8
P36： 2-8 图示梁AB，F=20KN. 试求支座A和B的约束力。 梁重及摩擦均可不计。
FNE
FA A
D FDx B
FDy
FCx C FCy
B FB/
B
FB D FDx
FDy
1-5
4
C A FA A
FC C
B
P
FB/ B
P
FAx
A FAy
1-6
B
FB
FB/ B
P
5
第二章 P35：
工程力学工程静力学与学习材料力学第二版本包括答案.doc
1－ 1 图 a 、b 所示，1 1与22分别为正交与斜交坐标系。
试将同一方F 分别对两坐标系进行分解OxyOxy和投影，并比较分力与力的投影。
(a) (b)习题 1-1 图yy 2F y 1FFy 2FFy 1Fy 2F x 1xFx 2x 2F x 1Fx 2（c ）（d ）解：（a ），图（ c ）： FFsoc i 1 Fnis j 1分力： Fx1 F cos i 1 ， F y1 F sinj1投影：F x1F cos， F y1 F sin讨论：= 90 °时，投影与分力的模相等；分力是矢量，投影是代数量。
（b ），图（ d ）：分力： F x2 ( F cosF sin tan )i 2 F sinj 2， F y 2sin投影： FF cos ，F y2 F cos()x 2讨论： ≠ 90°时，投影与分量的模不等。
1 －2试画出图 a 、 b 两情形下各物体的受力图，并进行比较。
FAyFAxACDFRDFB(a)(b)(a-1)习题 1－2 图FAyFCF CF AyFF AxF AxACBA CBD'F CF RDF RDD(a-2)(a-3)(b-1)比较：图（ a-1 ）与图（ b-1 ）不同，因两者之 F R D 值大小也不同。
1 －3 试画出图示各物体的受力图。
..习题 1－3 图FDCFDC CBFF BAFAxABFAxBAF AF BFAyF BFAy(a-1)或(a-2)(b-1)CB FBDF DCF BF BABWFAxCAF AF AFAyD或(b-2) (c-1)(d-1)F CDFFCCFAxABCF cAFAyDF ABF AF D(e-1)F B或(d-2) F D(e-2)D FF O 1'CF AF O 1AF OxAFOxOOO 1FOyFOyABF AF AA ..WF B W(f-2)(e-3)(f-1)(f-3)F AF AF B1 －4 图 a 所示为三角架结构。
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100×100×10的等边角钢。
C
2AAD F N ,A D 137 M 0 k00 N P 1a.6 7cm 2 E
AAD≥8.8cm2，AD杆应该选择 80×80×6的等边角钢。
30°
A
300kN/m
2m
D
西南交大第二版材工程力学材料力学部分习题答案
工程力学电子教案
7
7-10 一根等截面直杆如图所示，其直径为d=30mm。已知
FN2
FN1
60°
FN3 30°
A
两个方程，三个未知数，所以是一次超静定问题。
F
西南交大第二版材工程力学材料力学部分习题答案
工程力学电子教案
第七章 拉伸和压缩 11
(2) 画变形关系图，列出变形协调方程； 1 2Dl123Dl3Dl2
1
2
3
A
(3) 根据胡克定律，由变形协调方程得补充方程；
D l1F E N 1l1 1A , D l2F E N 2l22A , D l3F E N 3l33A
工程力学电子教案
1
7-1 试作图示各杆的轴力图，并分别指出最大拉力和最大压 力的值及其所在的横截面（或这类横截面所在的区段）。
10kN 5kN
ABC
(c) D
0.5m 0.5m
1m
FN
10kN
15kN
+
x
最大拉力值为15kN，位于CD段。
西南交大第二版材工程力学材料力学部分习题答案
P153 7-2 试求图示直杆横截面1-1、2-2和3-3上的轴力，并作 轴力图。如横截面面积A=200mm2，试求各横截面上的应力。
解：假设各杆均被拉伸，对B点作
受力分析：
F B
F
B
FBC FAB
3m
A C
4m
由分析可知：F N ,AB 7k5,N F N ,BC 1k 2N 5
2m
对C点作受力分析： F'BC
D
C FAC
FCD
由分析可知： F N ,AC 1k 0,N 0F N ,C D 7k5N
西南交大第二版材工程力学材料力学部分习题答案
FAB
C
30°
A
300kN/m
E
2m
D
A FAC
FAD
由分析可知： F N ,AB 60 k,N 0F N ,AC 303k0N
西南交大第二版材工程力学材料力学部分习题答案
工程力学电子教案
6
2AAB F N ,A B 167M 0 k00 N P 3a.3 5cm 2 B
AAB≥17.6cm2，AB杆应该选择
A=100mm2，且均为钢杆（p=200MPa，s=240MPa，
E=2.0×105MPa）。
C
D
1m
解：BD杆的轴力为F，被拉伸，BC
杆的轴力为零。
30°
DlBD0.75mm
B B'
按小位移近似，变形后B点的位置为B'点，于是 F=15kN
DBy0.75mm
B
DBx0.753mm1.3mm
B'
西南交大第二版材工程力学材料力学部分习题答案
F=20kN，l=0.9m，E=2.1×105MPa。作轴力图，并求杆端D的
水平位移DD以及B，C两横截面的相对纵向位移DBC。
A
2F
2F
D
B
C
F
l/3
l/3
l/3
解：首先作出杆件的轴力图。
FN
F
F
x F
西南交大第二版材工程力学材料力学部分习题答案
工程力学电子教案
8
A
2F
B l/3
2F
C
l/3
l/3
代入变形协调条件，得补充方程
A’
1 4F N 18 3F N 33 2F N2
西南交大第二版材工程力学材料力学部分习题答案
工程力学电子教案
第七章 拉伸和压缩 12
(4) 联立平衡方程和补充方程，解出全部未知力。
FN2 cos30 FN3 0
FN1 FN2 sin30 F 0
1 4
FN1
3 8
FN3
2 3
FN2
FN 1 35 .5kN FN 2 8.96 kN FN 3 7.76 kN
B C
2 1
60°
D
3 30°
A
4m
F
1 2
3
A
1 177 .6MPa 2 29 .9MPa 3 19 .4MPa
A'
西南交大第二版材工程力学材料力学部分习题答案
P183 8-1(c) 作图示杆的扭矩图，并指出最大扭矩的值及其所 在的横截面。
1.5kN.m 1kN.m
1.5kN.m
2kN.mΒιβλιοθήκη 3kN.mAB
C
D
E
1.5
+
0.5
+
-
1
单位：KN.m
-
3
西南交大第二版材工程力学材料力学部分习题答案
P183 8-5 空心钢圆轴的外直径D=80mm，内直径d=62.5mm，外力偶之矩为 Me=10N.m，但转向相反。材料的切变模量G=8×104MPa。试求：（1）横 截面上切应力的分布图；（2）最大切应力和单位长度扭转角。
D F
从轴力图中可以看出，AB段被拉伸，BC段被压缩，CD段 被拉伸。杆端D的水平位移DD为
DDD l1D l2D l30.0m 4 m
BC段被压缩，于是B，C两横截面的相对纵向位移DBC即为Dl2。
Dl20.04mm
西南交大第二版材工程力学材料力学部分习题答案
工程力学电子教案
9
7-13 试求图示杆系节点B的位移，已知两杆的横截面面积均为
25 MPa
F
B
3m
A
4m
C
2m
D
西南交大第二版材工程力学材料力学部分习题答案
工程力学电子教案
5
7-6 结构如图所示，杆件AB，AD均由两根等边角钢组成。已
知材料的许用应力[]=170MPa，试为AB，AD杆选择等边角钢
的型号。
B
解：对DE杆作平衡分析知：
FN,AD30k0N
假设AB，AC杆均被拉伸， 对A点作受力分析：
3
2
1
20kN
10kN 20kN
3 a
2 a
a1
解：
10kN
10kN
20kN
12200011 0306 10M 0aP
2
10103 200106
50MPa
3
10103 200106
50MPa
西南交大第二版材工程力学材料力学部分习题答案
工程力学电子教案
3
7-4 在图示结构中，各杆的横截面面积均为3000mm2。力F为 100kN。试求各杆横截面上的正应力。
工程力学电子教案
10
7-17 图示杆系中各杆材料相同。已知：三根杆的横截面面积
分别为A1=200mm2，A2=300mm2，A3=400mm2，荷载F=40kN。 试求各杆横截面上的应力。
解：(1) 画受力图，列出独立的平衡 方程，并确定超静定次数；
B C
2 1
60°
D
3 30°
A
4m
F
FN2co3s0 FN3 0 FN1FN2sin30 F0
工程力学电子教案
4
于是各杆横截面上的正应力为：
AB
FN , AB A
75 kN 3000 mm
2
25 MPa
BC
FN ,BC A
125 kN 3000 mm 2
41 .7 MPa
AC
FN , AC A
100 3000
kN mm
2
33 .3MPa
CD
FN ,CD A
75 kN 3000 mm 2