薄壁杆件习题
材料力学第3 章 扭 转习题及答案
第 三 章 扭 转一、判断题1．杆件受扭时，横截面上的最大切应力发生在距截面形心最远处。
（ × ） 2．薄壁圆管和空心圆管的扭转切应力公式完全一样。
（ × ） 3．圆杆扭转变形实质上是剪切变形。
（ √ ） 4．非圆截面杆不能应用圆截面杆扭转切应力公式，是因为非圆截面杆扭转时“平截面假设”不能成立。
（ √ ）5．材料相同的圆杆，它们的剪切强度条件和扭转强度条件中，许用应力的意义相同，数值相等。
（ × ） 6．切应力互等定理，仅适用于纯剪切情况。
（ × ) 7．受扭杆件的扭矩，仅与杆件受到的转矩（外力偶矩）有关，而与杆件的材料及其横截面的大小、形状无关。
( √ ) 8．受扭圆轴在横截面上和包含轴的纵向截面上均无正应力。
（ √ ) 9．受扭圆轴的最大切应力只出现在横截面上。
（ × ) 10． 因木材沿纤维方向的抗剪能力差，故若受扭木质圆杆的轴线与木材纤维方向平行，当扭矩达到某一极限值时，圆杆将沿轴线方向出现裂纹。
（ √ )二、填空题1．一级减速箱中的齿轮直径大小不等，在满足相同的强度条件下，高速齿轮轴的直径要比低速齿轮轴的直径（ 小 ）。
2． 当实心圆轴的直径增加1培时，其抗扭强度增加到原来的（ 8 ）倍，抗扭刚度增加到原来的（ 16 ）倍。
3． 直径D=50mm 的圆轴，受扭矩T=2.15kn.m ,该圆轴横截面上距离圆心10mm 处的剪应力τ=（35.0 MPa ），最大剪应力τmax=（87.6 MPa ）。
4． 一根空心轴的内外径分别为d ，D ，当D=2d 时，其抗扭截面模量为（33256153215D d ππ或）。
5． 直径和长度均相等的两根轴，在相同的扭矩作用下，而材料不同，它们的τmax 是（ 相 ）同的，扭转角φ是（ 不 ）同的。
6． 等截面圆轴扭转时的单位长度相对扭转角为θ，若圆轴直径增大一倍，则单位长度扭转角将变为（16θ）。
郑州大学材料力学习题集_【有答案】
习题2-1图习题2-2图习题2-3图习题2-4图习题2-5图习题2-6图材料力学习题集第1章引论1－1 图示矩形截面直杆，右端固定，左端在杆的对称平面内作用有集中力偶，数值为M。
关于固定端处横截面A－A上的内力分布，有四种答案，根据弹性体的特点，试分析哪一种答案比较合理。
正确答案是 C1－2 图示带缺口的直杆在两端承受拉力F P作用。
关于A－A截面上的内力分布，有四种答案，根据弹性体的特点，试判断哪一种答案是合理的。
正确答案是D 。
1－3 图示直杆ACB在两端A、B处固定。
关于其两端的约束力有四种答案。
试分析哪一种答案最合理。
正确答案是D 。
1－4 等截面直杆在两端承受沿杆轴线的拉力F P。
关于杆中点处截面A－A在杆变形后的位置（图中虚线所示），有四种答案，根据弹性体的特点，试判断哪一种答案是正确的。
正确答案是D 。
1－5 图示等截面直杆在两端作用有力偶，数值为M，力偶作用面与杆的对称面一致。
关于杆中点处截面A－A在杆变形后的位置（对于左端，由AA'→；对于右端，由AA''→），有四种答案，试判断哪一种答案是正确的。
正确答案是C 。
1－6 等截面直杆，其支承和受力如图所示。
关于其轴线在变形后的位置（图中虚线所示），有四种答案，根据弹性体的特点，试分析哪一种是合理的。
正确答案是C 。
第2章杆件的内力分析习题2-1图习题2-2图习题2-3图习题2-4图A BABC)(ql 2lM QF QF 454141(a-1) (b-1)AD EC MABCB 2M2M 34122－1 平衡微分方程中的正负号由哪些因素所确定？简支梁受力及Ox 坐标取向如图所示。
试分析下列平衡微分方程中哪一个是正确的。
（A d Q F d M（B )(d x q x -=，Q d F x -=； （C )(d d Q x q x F -=，Q d d F x M=； （D )(d d Q x q x F =，Q d d F xM-=。
材料力学_范钦珊_习题参考解答
OB
B F P 60kN
Ea
1 .2 m
A
FP
x
解：1.铝筒： u A − u B
=
−FPl AB Ea Aa
（其中 uA = 0）
As
A' 2.1m
Es
C FP = 60 kN
x
uB
=
60 ×103 ×1.2 ×103 70 ×103 ×1.10 ×10−3 ×106
= 0.935 mm
Mx1＝ Mx2 2．确定轴和薄壁管横截面上的最大剪应力 设轴受 T = 73.6N·m 时，相对扭转角为 ϕ0 ，于是，有
dφ0 = M x = T dx GIp1 GIp1
（a）
焊接后卸载，管承受扭转，其相对扭转角为 ϕ 2 ，轴上没有恢复的相对扭转角为 ϕ1 = ϕ0 − ϕ2 ，即
其中
ϕ1 + ϕ2 = ϕ0
×103 × 10 −6
= 95.5 MPa
σ BC
=
FN2 A2
=
4 × (50 + 30) ×103 π × 302 ×10−6
= 113 MPa
（2） ∆l = ∆l AB
+ ∆lBC
=
FN1l1 EA1
+ FN2l2 EA2
= 1.06 mm
2－3 长度 l＝1．2 m、横截面面积为 1．10×l0－3 m2 的铝制圆筒放置在固定的刚性块上；直 径 d＝15．0 mrn 的钢杆 BC 悬挂在铝筒顶端的刚性板上；铝制圆筒的轴线与钢杆的轴线重合。若在钢杆的 C 端施加轴向拉力 FP，且已知钢和铝的弹性模量分别为 Es＝200 GPa，Ea＝70 GPa；轴向载荷 FP＝60 kN， 试求钢杆 C 端向下移动的距离。
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。
材料力学习题
材料⼒学习题材料⼒学习题训练22-1.求图⽰阶梯状直杆横截⾯1-1﹑2-2和3-3上的轴⼒，并作轴⼒图。
如横截⾯⾯积，，，求各横截⾯上的应⼒。
2-5.图⽰结构中，已知杆之横截⾯为的矩形，当杆横截⾯上的最⼤正应⼒为时，求此时的值。
2-6.直杆在两侧⾯受有沿轴线⽅向均匀分布的载荷（仅在段），其集度为；在端受集中⼒作⽤，。
已知杆横截⾯⾯积，，材料的弹性模量。
求：1、画出轴⼒图； 2、两截⾯的铅垂位3、过两点与轴线夹⾓斜截⾯上的螺杆所⽤材料的屈服点MPa，规定的安全系数n=1.5。
（1）试按强度要求选择⽴柱的直径D；（2）若螺杆的内径d=40mm试校核其强度。
3-1 夹剪如图所⽰。
销⼦C的直径d=5mm。
当加⼒P=0.2kN，剪直径与销⼦直径相同的铜丝时，求铜丝与销⼦横截⾯的平均剪应⼒。
已知a=30mm，b=150mm。
3-2 结构受⼒如图所⽰，若已知⽊材的许⽤切应⼒，试校核⽊接头剪切强度是否安全。
3-3 ⽊梁由柱⽀撑如图所⽰，今测得柱中的轴向压⼒为，若已知⽊梁所能承受的许⽤挤压应⼒。
确定柱与⽊梁之间垫板的尺⼨。
3-4 ⽊构件和由两⽚层合板⽤胶粘接在⼀起，承受轴向载荷作⽤，3-5 ⽔轮发电机组的卡环尺⼨如图所⽰。
已知轴向荷载P=1450kN，卡环材料的许⽤剪应⼒=80MPa，许⽤挤压应⼒=150MPa。
试对卡环进⾏强度校核。
3-6 拉⼒P=80kN的螺栓连接如图所⽰。
已知b=80mm，t=10mm，d=22mm，螺栓的许⽤剪应⼒=130MPa，钢板的许⽤挤压应⼒=300MPa，许⽤拉应⼒ =170MPa。
试校核该接头的强度。
3-7 ⼀托架如图所⽰。
已知外⼒P=35kN，铆钉的直径d=20mm，铆钉都受单剪。
求最危险的铆钉横截⾯上剪应⼒的数值及⽅向。
3-8 销钉式安全离合器如图所⽰，允许传递的外⼒偶矩m=30kN·cm，销钉材料的剪切强度极限=360MPa，轴的直径3-9 图⽰为测定剪切强度极限的试验装置。
（整理）郑大材料力学习题集
（整理）郑⼤材料⼒学习题集习题1-1图⽰拆卸⼯具的⽖钩（见图），若已知顶压⼒F=20kN ，求m-m 截⾯上的内⼒. 1-2试求图⽰m-m ，n-n 截⾯上的内⼒.习题1-2图 1-3 图⽰简易托架横梁上有吊车移动。
试求截⾯1－1和2－2(位于集中⼒F 左侧)上的内⼒及其最⼤值.1-4图⽰圆形薄板半径为R=100mm,变形后半径R 的增量为ΔR=2×10.3mm,.分别求出沿半径和外圆周两个⽅向的平均应变。
1-5图⽰三⾓形薄板受外⼒作⽤⽽变形,⾓点B 垂直向上位移为0.06mm, AB 和OB 仍保持为直线.试求：1）OB 的平均应变; 2)AB 和OB 两边在B 点的⾓度改变。
考 2-1 若杆件横截⾯上各点处的正应⼒都相等，则该截⾯上的法向分布内⼒的合⼒必通过横截⾯形⼼吗？⼜若杆件法向分布内⼒的合⼒通过横截⾯形⼼，横截⾯上各点处的正应⼒必相等吗？、B 两点间距离为a,材料的横向变形系数ν。
试证明该两点距离改变量为aAB νεδ-=。
2-3试说明公式A F N =σ, EA lF l N=?的应⽤条件，并说明E 的物理意义和量纲。
2-4 三根杆件尺⼨相同但材料不同，材料的εσ-曲线如图所⽰，试问哪⼀种（1）强度⾼？（2）刚度⼤？（1）塑性好？ 2-5 杆件弹性模量E =210GPa ，⽐例极限σp =200MPa; 在轴向拉⼒作⽤下，纵向线应变为ε＝8×10—4，求此时横截⾯上的正应⼒。
若拉⼒加⼤使杆件的纵向线应变增加到ε＝5×10—3，问此时横截⾯上的正应⼒能否再由胡克定律确定？ 2-6 若已测得受⼒物体内x 和y 两⽅向均有线应变，问在x 和y 两⽅向是否都必有正应⼒? 若测得x 和y 两⽅向均⽆线应变，则在x 和y 两⽅向是否都必⽆正应⼒? 2-7 低碳钢试样的拉伸图中，拉断时的应⼒为何⽐强度极限低？2-8 两根杆件，同样材料制成但横截⾯积不同，它们的强度极限相同吗？ 2-9 脆性材料制成的轴向拉伸矩形截⾯杆，若有⽅向平⾏于轴线的裂纹，问杆的强度是否因此降低？若裂纹⽅向垂直于轴线，杆的强度是否因此降低？2-10 在图⽰杆系中,钢杆1和铜杆2的许⽤应⼒分别为[]1σ和[]2σ,横截⾯⾯积分别为A 1 和A 2 ；且[]1σ>[]2σ,⽽A 2 >A 1; 能断定铜杆2先破坏吗？若根据节点C 的平衡条件ΣY=0求结构的许可荷载，则02201130cos ][45cos ][][A A F σσ+=，这种结论对吗？思考题2-4图达到材料的许⽤应⼒值？习题Array 2-2 图⽰托架的AC横梁上有吊车移动。
材料力学典型例题与详解(经典题目)
所以石柱体积为
V3
=
G ρ
=
[σ ]A(l) − ρ
F
= 1×106 Pa ×1.45 m 2 −1000 ×103 N = 18 m3 25 ×103 N/m3
三种情况下所需石料的体积比值为 24∶19.7∶18，或 1.33∶1.09∶1。 讨论：计算结果表明，采用等强度石柱时最节省材料，这是因为这种设计使得各截面的正应 力均达到许用应力，使材料得到充分利用。 3 滑轮结构如图，AB 杆为钢材，截面为圆形，直径 d = 20 mm ，许用应力 [σ ] = 160 MPa ，BC 杆为木材，截面为方形，边长 a = 60 mm ，许用应力 [σ c ] = 12 MPa 。试计算此结构的许用载
= 1.14 m 2
A
2=
F+ρ [σ ] −
A1 l1 ρ l2
=
1000 ×103 N + 25 ×103 N/m3 ×1.14 m 2 × 5 m 1×106 N/m 2 − 25×103 N/m3 × 5 m
= 1.31 m 2
A
3=
F
+ ρA1l1 + ρA2l2 [σ ] − ρ l3
= 1000 ×103 N + 25 ×103 N/m3 ×1.14 m 2 × 5 m + 25×103 N/m3 ×1.31 m 2 × 5 m = 1.49m 2 1×106 N/m 2 − 25 ×103 N/m3 × 5 m
解：1、计算 1-1 截面轴力：从 1-1 截面将杆截成两段，研究上半段。设截面上轴力为 FN1 ，
为压力（见图 b），则 FN1 应与该杆段所受外力平衡。杆段所受外力为杆段的自重，大
材料力学知到章节答案智慧树2023年山东科技大学
材料力学知到章节测试答案智慧树2023年最新山东科技大学第一章测试1.材料力学的研究方法与理论力学的研究方法完全相同。
参考答案:错2.内力只作用在杆件截面的形心处。
参考答案:错3.杆件某截面上的内力是该截面上应力的代数和。
参考答案:错4.确定截面内力的截面法，适用于不论等截面或变截面、直杆或曲杆、基本变形或组合变形、横截面或任意截面的普遍情况。
参考答案:对5.根据各向同性假设，可认为材料的弹性常数在各方向都相同。
参考答案:对6.根据均匀性假设，可认为构件的弹性常数在各点处都相同。
参考答案:对7.若物体各部分均无变形，则物体内各点的应变均为零。
参考答案:对8.外力就是构件所承受的载荷。
参考答案:错9.构件的强度、刚度和稳定性问题均与材料的力学性能有关。
参考答案:对10.可变形固体的变形必须满足几何相容条件，即变形后的固体既不可以引起“空隙”，也不产生“挤入”现象。
参考答案:对11.材料力学的研究对象为杆件。
参考答案:对12.题图所示直杆初始位置为ABC，作用力P后移至AB’C’，但右半段BCDE的形状不发生变化。
试分析哪一种答案正确。
参考答案:AB、BC两段都产生位移；13.根据各向同性假设，可认为构件的（）沿各个方向相同。
参考答案:材料的弹性常数14.关于确定截面内力的截面法的适用范围，有下列说法正确的是（）。
参考答案:不论等截面或变截面、直杆或曲杆、基本变形或组合变形、横截面或任意截面的普遍情况15.下列结论中是正确的是（）。
参考答案:若物体各点均无位移，则该物体必定无变形16.以下结论中正确的是（）。
参考答案:应力是内力的集度17.根据均匀性假设，可认为构件的下列各量中的哪个量在各点处都相同。
参考答案:材料的弹性常数18.材料力学的四个基本假设是（）参考答案:连续性;各向同性;均匀性;小变形19.工程构件的基本类型是（）参考答案:壳;板;杆件;块体20.下列描述正确的是（）参考答案:应力是构件破坏的决定因素;应力是指内力的分布集度;应变是描述构件变形程度的量第二章测试1.因为轴力要按平衡条件求出，所以轴力的正负与坐标轴的指向一致。
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其他问题：
（1）注意单位 （2）保留至少三位有效数字 （3）修改结果半途而废？ （4）计算器使用 （5）将数字代入表达式，不要直接写结果
习题3-6 计算开闭混合截面和双室闭合截面的自由 扭转，并比较
（1）开闭混合截面开口部分截面的自由扭转惯性矩 （2）闭合截面无需计算开口部分截面的自由扭转惯性矩 （3）开口与闭合截面计算剪应力不同 （4）缺少二者结果比较
第三章习题
习题3-8 计算开闭混合截面杆件的自由扭转
（1）开口部分截面的自由扭转惯性矩 （2）取线模型计算
习题3-9 计算开闭混合截面杆件的自由扭转
（1）最大剪应力可以写成与外扭矩相关的函数 （2）圆管直径的选取 （3）取线模型计算
第三章习题
习题3-12 计算有加劲肋闭合截面杆件的扭转常数
（1）注意a0i的计算
习题3-13 计算有加劲肋闭合截面杆件的自由扭转
第四章习题
习题4-1 计算工字形截面主扇性坐标
习题2-12 计算截面的剪切中心
（1）板件绕向 （2）找主轴再计算？
第三章习题
习题3-1 计算闭合方形管状截面杆件的自由扭转
习题3-2 计算习题3-1开口截面杆件的自由扭转
（1）缺少开口、闭合截面扭-5 计算箱形截面杆件的翘曲值
（1）可采用公式（3.17）或简化公式（3.29）进行计算 （2）缺少图，计算起始点（例3-3）
习题2-8 计算单室闭合截面的弯曲剪力流
（1）计算线模型，截面特性计算 （2）切口选在对称轴上 （3）剪力流图包括大小、方向
第二章习题
习题2-11 确定两室闭合截面的剪切中心
（1）开口不同，计算所得的静定剪力流和超静定剪力流会 有所不同，但最终的叠加结果相同 （2）开口不同，不能随意套用例2-16
（1）线模型的选取（截面高度512mm） （2）辅助极点不宜选在形心处
习题4-2 计算弯曲扭转正应力
（1）计算扇性惯性矩图乘错误、单位换算错误
习题4-3 证明槽形截面扇性惯性矩公式
第四章习题
习题4-6 计算槽形截面悬臂梁的弯扭力矩
（1）偏心压力作用处的扇性坐标 （2）双力矩的定义，及与弯扭力矩的关系 （3）初参数法写出杆件的双力矩函数
第二章习题
习题2-3 确定剪切中心位置
（1）计算线模型，截面特性计算 （2）计算公式，计算方向
习题2-4 绘制剪力流变化图，确定剪切中心位置
（1）计算线模型，截面特性计算，最大剪力Q（位置） （2）剪力流变化图包括大小、方向 （3）计算剪切中心时参考点位置
第二章习题
习题2-6 习题2-7 证明等式
第四章习题
习题4-8 计算槽形截面固端梁的约束扭转
（1）主扇性特征的计算 （2）最大正应力（双力矩）在支座处，注意对称性 （3）最大弯扭力矩作用位置 （4）最大剪应力应考虑弯扭力矩和自由扭转力矩产生之和 （5）自由扭转力矩和扭转率有关 （6）注意初参数解中初参数的正负
第四章习题
习题4-11 应用扇性坐标计算剪切中心