大学期末考试---材料力学试题及答案

一、判断题（正确打“√”，错误打“X ”，本题满分为10分） 1、拉杆伸长后，横向会缩短，这是因为杆有横向应力的存在。( )

2、圆截面杆件受扭时，横截面上的最大切应力发生在横截面离圆心最远处。( )

3、两梁的跨度、承受载荷及支承相同，但材料和横截面面积不同，因而两梁的剪力图和弯矩图不一定相同。( )

4、交变应力是指构件的应力，它随时间作周期性变化，而作用在构件上的载荷可能是动载荷，也可能是静载荷。( )

5、弹性体的应变能与加载次序无关，只与载荷的最终值有关。（ ）

6、单元体上最大切应力作用面上必无正应力。( )

7、平行移轴公式表示图形对任意两个相互平行轴的惯性矩和惯性积之间的关系。（ ） 8、动载荷作用下，构件的动应力与材料的弹性模量有关。( )

9、构件由突加载荷所引起的应力，是由相应的静载荷所引起应力的两倍。( ) 10、包围一个点一定有一个单元体，该单元体各个面上只有正应力而无切应力。( ) 二、选择题（每个2分，本题满分16分）

1．应用拉压正应力公式

A F N

=

σ的条件是（ ）。

A 、应力小于比例极限；

B 、外力的合力沿杆轴线；

C 、应力小于弹性极限；

D 、应力小于屈服极限。

2．梁拟用图示两种方式搁置，则两种情况下的最大弯曲正应力之比 )

(m ax )(m ax b a σσ 为（ ）。

A 、1/4；

B 、1/16；

C 、1/64；

D 、16。

h

4h

(a) h

4h

(b)

3、关于弹性体受力后某一方向的应力与应变关系有如下论述：正确的是。

A、有应力一定有应变，有应变不一定有应力；

B、有应力不一定有应变，有应变不一定有应力；

C、有应力不一定有应变，有应变一定有应力；

D、有应力一定有应变，有应变一定有应力。

4、火车运动时，其轮轴横截面边缘上危险点的应力有四种说法，正确的是。

A：脉动循环应力：B：非对称的循环应力；

C：不变的弯曲应力；D：对称循环应力

5、如图所示的铸铁制悬臂梁受集中力F作用，其合理的截面形状应为图（b ）

6、对钢制圆轴作扭转校核时，发现强度和刚度均比规定的要求低了20%，若安全因数不变，改用屈服极限提高了30%的钢材，则圆轴的（ c ）

强度、刚度均足够；B、强度不够，刚度足够；

强度足够，刚度不够；D、强度、刚度均不够。

7、图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

8、按照第三强度理论，比较图中两个应力状态的相当应力正确的是（ a ）。（图中应力单位为MPa）

两者相同；B、（a）大；

C、（b）大；

D、无法判断

一、判断：

× √ × × √ × × √ √ √二、选择：B A C D B C D A 三、简要计算与回答（12分）

1．标距为100mm 的标准试件，直径为10mm ，拉断后测得伸长后的标矩为123mm ，颈缩处的最小直径为6.4mm ，试计算该材料的延伸率和截面收缩率各为多少。

延伸率：

100

100100123⨯-=δ％=23％

截面收缩率：

100104

4.6104

222⨯⋅-=ππϕ）（％=59.04％

2．如图所示圆截面轴，B 截面上有2M0作用，C 截面有力偶M0作用，圆截面的直径为d ，试求C 截面相对A 截面的扭转角ϕCA 和整个圆轴最大扭转剪应力τmax 。 轴的扭矩图为：

则扭转角

)(00=+-==∑p

p i CA GI a

M GI a M ϕϕ

整个圆轴最大扭转剪应力τmax

3

30m ax m ax

1616

d M d M W T t ππτ===

3、求图示单元体指定截面上的正应力和切应力（图中单位为MPa ）

MPa

x 30=σ MPa y 50=σ MPa

x 120-=τ ︒=30α

MPa

9.13860sin )120(60cos 2503025030=︒--︒-++=ασ MPa

7.6860cos )120(60sin 25030-=︒-+︒-=ατ

四、（12分）绘制此梁的力图

五、(14分) 手摇绞车如图所示，轴AB 的直

径

d=30mm ，材料的许用应力[σ]=100Mpa ，已知P 为1000N ，试绘出危险点的力要素，按第三强度理论校

核轴的强度。

危险截面：绞车轮所在截面左边截面 危险截面上危险点的位置：最上、最下两点

Nm P

M 2004.

2

=⋅=

Nm P T 18018.0=⋅= []σπσ MPa d W T M z

r 6.101321802003

2

22

23=+=

+=

故强度不满足。

六、（14分）图a 所示悬臂梁，自由端的挠度和转角为

EI Fl EI Fl w B B 2,32

3=

=θ。图b 所示悬臂梁，已知a, b, E, I 。重量Q 的重物自高度h 处自由下落，冲击梁上的B 点处。试求梁在C 点处的最大冲击挠度。

F Q h

A B A B C l a b

(a) (b) 当Q 作为静载荷作用在B 点时，C 点的挠度为

)

32(6232

23b a EI Qa EI Qa b EI Qa b w w B B C +=+=+=θ

动荷因数

B

st d w h

h K 211211++=∆+

+=

梁在C 点处的最大冲击挠度为

⎥⎦

⎤

⎢⎣⎡+++==∆32611)32(6Qa hEI b a EI Qa w K C d d

七、（12分）已知AB 为刚性梁，AC 为两端铰接的钢

制圆杆，横截面直径d=20mm ，σp=200Mpa ，

σs=240Mpa ，E=200Gpa ，直线经验公式的系数a=304Mpa ，b=1.118Mpa ，P=4kN,稳定安全系数

nst=5，试校核其稳定性。 对AB ：

∑=0D M 02=-Pa a F AC