工程材料习题与辅导第四版答案
工程材料习题 1、材料的结构与性能特点 1.2 填空题 (1) 同非金属相比，金属的主要特性是( ① 热和电的良导体② 正的电阻温度系数③ 不透明、有金属光泽④ 塑性高、强韧性好 )。 (2) 晶体与非晶体结构上最根本的区别是( 晶体内原子排列是有规则、周期性的 )。 (3) 在立方晶系中，{120}晶面族包括( (120) (102) (012) )等晶面。 (4) -Fe的一个晶胞内的原子数为( 4 )。 1.3．选择正确答案 (1) 晶体中的位错属于： a．体缺陷 b．面缺陷 c.线缺陷 d.点缺陷 (2) 在面心立方晶格中，原子密度最大的晶向是 a.<100> b. <110> c. <111> d. <120> (3) 在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面； a.<100> b. <110> c. <111> d. <120> (4) 固溶体的晶体结构： a.与溶剂相同 b．与溶质相同 c．与其他晶型相同 (5) 间隙相的性能特点是： a．熔点高、硬度低 b．硬度高、熔点低．c硬度高、熔点高 1.4．综合分析题
(1) 在立方晶胞中画出（110）、（120）晶面和【211】、【120】晶向。 （2）Fe、AI、Cu、Ni、V、Mg、Zn各属何种晶体结构？ 答：① 体心立方：Fe、V② 面心立方： Al、Cu、Ni ③ 密排六方： Mg、Zn (6) 实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷?它们对性能有什么影响? 答：实际金属晶体中存在：点、线、面缺陷，引起晶格畸变。 a. 点缺陷：使电阻率和强度增加。 b. 面缺陷：使塑性、强度增加。 c. 线缺陷（位错）：在冷变形时，使强度增加、塑性降低。 （8）什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？ 答：固溶强化：形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象。 固溶强化原因：溶质原子引起晶格畸变，使变形抗力增加。 （9）间隙固溶体和间隙相有什么不同？ 答：间隙固溶体：晶格类型与溶剂相同。 间隙相：晶格类型与任一组元都不相同。
2 金属材料组织和性能的控制 2.2．填空题 (1) 结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过程是( 形核 )和（ 晶核长大 ）。 (2) 当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是( 增加晶核数量，或阻碍晶粒长大 )。 (3) 液态金属结晶时，结晶过程的推动力是( 能量差 )，阻力是( 表面能 )。 (4) 过冷度是指(理论结晶温度 - 开始结晶温度)，其表示符号为( T )。 (5) 典型铸锭结构的三个晶区分别为( 表面细晶区 )、( 柱状晶区 )和（ 中心等轴晶 ）。 (6) 固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度( 高 )。 (7) 固溶体出现枝晶偏析后，可用(扩散退火)加以消除。
(8) 一合金发生共晶反应，液相L生成共晶体()。共晶反应式为( L—（α+β）)，共晶反应的特点是( 在恒温下进行，三相共存 )。 (9) 一块纯铁在912℃发生Fe→Fe转变时，体积将( 收缩 )。 (10) 珠光体的本质是( 铁素体与渗碳体机械混合物 )。 (11) 在铁碳合金室温平衡组织中，含Fe3CⅡ最多的合金成分点为( 2.11%C )，含Le′最多的 合金成分点为( 4.3%C )。 (12) 用显微镜观察某亚共析钢，若估算其中的珠光体体积分数为80%，则此钢的碳的质量 分数为( 0.62%C )。 (13) 钢在常温下的变形加工称为( 冷 )加工，而铅在常温下的变形加工称为( 热 )加工 (14) 造成加工硬化的根本原因是( 位错运动受阻,引起塑性变形抗力增加 )。 (15) 滑移的本质是( 位错的运动 )。 (16) 变形金属的最低再结晶温度与熔点的关系是( T再=(0.35~0.4)T熔 )。 (17) 再结晶后晶粒度的大小主要取决于( 加热温度 )和( 预先变形度 )。 (18)在过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体和屈氏体的主要相同点是( F+Fe3C的两相混合物 ),不同点是 （ 屈氏体的片层间距小 ）。 (19) 用光学显微镜观察，上贝氏体呈( 羽毛 )状，下贝氏体呈( 黑色针状 )状。 (20) 马氏体的显微组织形态主要有（ 板条状 ）、（ 针状 ）两种。其中（ 板条马氏体 ） 的 韧性较好。 (21)钢的淬透性越高，则其C曲线的位置越（ 靠右 ）,说明临界冷却速度越（ 小 ） (22)马氏体是一种( 铁 )磁相，在磁场中呈现磁性；而奥氏体是一种( 顺 )磁相，在磁 场中无磁性。 (23) 球化退火加温温度略高于Ac1,以便保留较多的（ 未溶碳化物粒子 ）或较大的奥氏体中的（ 碳浓度分布不均匀 ），促 进球状碳化物的形成。 (24)球化退火的主要目的是（ 降低硬度 ）,它主要适用于（ 过共析钢 ）钢。 (25) 亚共析钢的正常淬火温度范围是( AC3以上30+50℃ )，过共析钢的正常淬火温度范围是（ AC1以上30+50℃ ）。 (26) 淬火钢进行回火的目的是( 消除应力 )，回火温度越高，钢的强度与硬度越( 低 )。 (27) 合金元素中，碳化物形成元素有( Mo，W，V，Nb，Ti )。 (28) 促进晶粒长大的合金元素有( Mn，P，B )。 （29) 除( Co )、( Al )外，几乎所有的合金元素都使Ms、Mf,点下降，因此淬火后相同碳质量分数的合金钢与碳钢相比，残余奥氏体（ 多 ），使钢的硬度（下降）。 （30）一些含有合金元素（ Mn，Cr，Ni ）的合金钢，容易产生第二类回火脆性，为了消除第二类回火脆性，可采用( 快冷 )和( 加入Mo元素 )。
2.3．是非题 (1) 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。 （ × ） (2) 室温下，金属晶粒越细，则强度越高、塑性越低。 （ × ） (3) 在实际金属和合金中，自发生核常常起着优先和主导的作用。 （ × ） (4) 当形成树枝状晶体时，枝晶的各次晶轴将具有不同的位向，故结晶后形成的枝晶是 一个多晶体。 （ × ） (5) 晶粒度级数的数值越大，晶粒越细。 （√ ） (6) 平衡结晶获得的Ni质量分数为20％的Cu-Ni合金比Ni质量分数为40％的Cu-Ni合金的硬度和强度要高。 （ × ）
(7)一个合金的室温组织为Ⅱ+（），它由三相组成。 （ × ） (8)铁素体的本质是碳在-Fe中的间隙相。 （ × ） (9)20钢比T12钢的碳质量分数要高。 （ × ） (10)在退火状态(接近平衡组织)45钢比20钢的塑性和强度都高。 （ × ） (11)在铁碳含金平衡结晶过程中，只有碳质量分数为4.3％的铁碳合金才能发生共晶反应。 （ × ） (12)滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。 （√ ） (13)因为B.C.C晶格与F.C.C晶格具有相同数量的滑移系，所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。 （ × ） (14)孪生变形所需要的切应力要比滑移变形时所需的小得多。 （ × ） (15)金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。 （ × ） (16)再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。 （ × ） (17)重结晶退火就是再结晶退火。 （ × ） (18)渗碳体的形态不影响奥氏体化形成速度。 （ × ） (19)马氏体是碳在-Fe中的过饱和固溶体。当奥氏体向马氏体转变时，体积要收缩。 （ × ） (20)当把亚共析钢加热到Ac1和Ac3之间的温度时，将获得由铁素体和奥氏体构成的两相组织，在平衡条件下，其中奥氏体的碳质量分数总是大于钢的碳质量分数。 （ × ） (21)当原始组织为片状珠光体的钢加热奥氏体化时，细片状珠光体的奥氏体化速度要比粗片状珠光体的奥氏体化速度快。 （√ ） (22)当共析成分的奥氏体在冷却发生珠光体转变时，温度越低，其转变产物组织越粗。（ × ） (23)在碳钢中，共析钢的淬透性最好。 （√ ） (24)高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。 （ × ） (25)经退火后再高温回火的钢，能得到回火索氏体组织，具有良好的综合机械性能。 （ × ） (26)调质得到的回火索氏体和正火得到的索氏体形貌相似，渗碳体形态一样。 （ × ） (27)在同样淬火条件下，淬透层深度越大，则钢的淬透性越好。 （√ ） (28)感应加热过程中，电流频率愈大，电流渗入深度愈小，加热层也愈薄。 （√ ） (29)表面淬火既能改变钢的表面组织，也能改善心部的组织和性能。 （ × ） (30)所有的合金元素都能提高钢的淬透性。 （ × ） (31)合金元素Mn、Ni、N可以扩大奥氏体区。 （√ ） (32)合金元素对钢的强化效果主要是固溶强化。 （ × ） (33)60Si2Mn钢比T12和40钢有更好的淬透性和淬硬性。 （ × ） (34)所有的合金元素均使Ms、Mf下降。 （ × ）
2.4．选择正确答案 (1)金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将 a．越高 b．越低 c. 越接近理论结晶温度 (2)为细化铸造金属的晶粒，可采用： a．快速浇注 b．加变质剂 c以砂型代金属型
(3)在发生L→()共晶反应时，三相的成分： a．相同 b．确定 c.不定 (4)共析成分的合金在共析反应→()刚结束时，其组成相为
a．+ b． c.( ) (5)奥氏体是： a．碳在Fe中的间隙固溶体 b. 碳在-Fe中的间隙固溶体
c．碳在-Fe中的有限固溶体 (6)珠光体是一种： a．单相固溶体 b两相混合物 c．Fe与C的化合物 (7)T10钢的碳质量分数为： a．0.1％ b. 1.0％ c. 10％ (8)铁素体的机械性能特点是 a．强度高、塑性好、硬度低 b. 强度低、塑性差、硬度低 c．强度低、塑性好、硬度低 (9)面心立方晶格的晶体在受力变形时的滑移面是 a.﹛100﹜ b.﹛111﹜ c.﹛110﹜ (10)体心立方晶格的晶体在受力变形时的滑移方向是 a．〈100〉 b．〈111〉 c.〈110〉 (11)变形金属再结晶后： a．形成等轴晶，强度增大 b.形成柱状晶，塑性下降 c．形成柱状晶，强度升高 d.形成等轴晶，塑性升高 (12)奥氏体向珠光体的转变是： a.扩散型转变 b．非扩散型转变 c. 半扩散型转变 (13)钢经调质处理后获得的组织是： a.回火马氏体 b．回火屈氏体 c．回火索氏体 (14)共析钢的过冷奥氏体在550～350~C的温度区间等温转变时，所形成的组织是 a．索氏体 b.下贝氏体 c．上贝氏体 d.珠光体 (15)若合金元素能使C曲线右移，钢的淬透性将 a．降低 b. 提高 c．不改变 d. 降低还是提高不确定 (16)马氏体的硬度取决于 a．冷却速度 b. 转变温度 c．碳质量分数 (17)淬硬性好的钢： a．具有高的合金元素质量分数 b. 具有高的碳质量分数 c．具有低的碳质量分数 (18)对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应选用： a．高淬透性钢 b．中淬透性钢 c．低淬透性钢 (19)直径为10mm的40钢的常规淬火温度大约为：
工程力学(静力学与材料力学)第四版习题答案
静力学部分 第一章基本概念受力图2-1 解：由解析法，23cos 80RX F X P P Nθ==+=∑故： 161.2R F N==2-2解：即求此力系的合力，沿OB 建立x 坐标，由解析法，有故：3R F KN== 方向沿OB 。
2-3 解：所有杆件均为二力杆件，受力沿直杆轴线。
（a ） 由平衡方程有：0.577AB F W=（拉力）1.155AC F W=（压力）（b ） 由平衡方程有：1.064AB F W=（拉力）0.364AC F W=（压力）（c ） 由平衡方程有：0.5AB F W= (拉力)0.866AC F W=（压力）（d ） 由平衡方程有：0.577AB F W= (拉力)0.577AC F W= (拉力)2-4 解：（a ）受力分析如图所示：由x =∑ cos 450RA F P -=由Y =∑ sin 450RA RB F F P +-=(b)解：受力分析如图所示：由 联立上二式，得：2-5解：几何法：系统受力如图所示三力汇交于点D ，其封闭的力三角形如图示所以：5RA F KN= （压力）5RB F KN=（与X 轴正向夹150度）2-6解：受力如图所示：已知，1R F G = ，2AC F G =由x =∑cos 0AC r F F α-=由0Y =∑sin 0AC N F F W α+-=2-7解：受力分析如图所示，取左半部分为研究对象由x =∑cos 45cos 450RA CB P F F --=联立后，解得：0.707RA F P=0.707RB F P=由二力平衡定理0.707RB CB CBF F F P '===2-8解：杆AB ，AC 均为二力杆，取A 点平衡由x =∑cos 60cos300AC AB F F W ⋅--=联立上二式，解得：7.32AB F KN=-（受压）27.3AC F KN=（受压）2-9解：各处全为柔索约束，故反力全为拉力，以D ，B 点分别列平衡方程 （1）取D 点，列平衡方程由x =∑sin cos 0DB T W αα-=（2）取B 点列平衡方程：由0Y =∑sin cos 0BDT T αα'-=230BD T T ctg Wctg KN αα'∴===2-10解：取B 为研究对象：由0Y =∑sin 0BC F P α-=sin BC PF α∴=取C 为研究对象：由x =∑cos sin sin 0BCDC CE F F F ααα'--=由0Y =∑sin cos cos 0BC DC CE F F F ααα--+=联立上二式，且有BCBC F F '= 解得：取E 为研究对象：由0Y =∑cos 0NH CEF F α'-=CECE F F '= 故有：2-11解：取A 点平衡：联立后可得：2cos 75AD AB PF F ==取D 点平衡，取如图坐标系：由对称性及ADAD F F '=2-12解：整体受力交于O 点，列O 点平衡由x =∑cos cos300RA DC F F P α+-=联立上二式得：2.92RA F KN=1.33DC F KN=（压力）列C 点平衡联立上二式得：1.67AC F KN=（拉力）1.0BC F KN=-（压力）2-13解：（1）取DEH 部分，对H 点列平衡联立方程后解得： RD F = （2）取ABCE 部分，对C 点列平衡且RE REF F '=联立上面各式得： RA F = （3）取BCE 部分。
工程力学材料力学(北京科大东北大学版)第4版13章习题答案
第一章参考答案1-1： 解：(a):N 1=0,N 2=N 3=P (b):N 1=N 2=2kN (c):N 1=P,N 2=2P,N 3= -P (d):N 1=-2P,N 2=P (e):N 1= -50N,N 2= -90N (f):N 1=0.896P,N 2=-0.732P 注（轴向拉伸为正，压缩为负）1-2： 解： σ1= 2118504P kN S d π==35.3Mpa σ2=2228504P kNS d π==30.4MPa∴σmax =35.3Mpa 1-3：解：下端螺孔截面：σ1=19020.065*0.045P S ==15.4Mpa上端单螺孔截面：σ2=2PS =8.72MPa上端双螺孔截面：σ3= 3PS =9.15Mpa∴σmax =15.4Mpa 1-4：解： 受力分析得： F 1*sin15=F 2*sin45 F 1*cos15=P+F 2*sin45∴σAB = 11F S =-47.7MPa σBC =22F S =103.5 MPa1-5：解: F=6PS 1=h*t=40*4.5=180mm 2S2=(H-d)*t=(65-30)*4.5=157.5mm 2∴σmax=2FS =38.1MPa1-6:解: (1)σAC =-20MPa,σCD =0,σDB =-20MPa;△ l AC =NL EA =AC LEA σ=-0.01mm△ l CD =CD LEA σ=0△ L DB =DB LEA σ=-0.01mm (2) ∴AB l ∆=-0.02mm 1-7:解:AC AC AC LNL EA EA σε===1.59*104, CB CB CB LNL EA EA σε===6.36*1041-8:解: 1-9：解： 1-10：解：[][]max 59.5MPa σσ=<1-11：解：（1）当45oα=，[]11.2σσ=>强度不够（2）当60oα=，[]9.17σσ=< 强度够1-12：解：1-13：解：[]max 200213MPa MPa σ=< 1-14：解： 1.78, 1.26d cm d cm==拉杆链环1-15 解：22BC F Q ==70.7 kN查表得： 45*45*3 1-16解：(1)[]2401601.5ssn σσ===MPa(2)1-17 解：（1）'61544014.521542390F n F ===≈1-18 解：P=119kN 1-19 解：所以最大载荷 84kN 1-20 解： P=33.3 kN 1-21 解： 1-22 解： 1-23 解：第二章习题2-1 一螺栓连接如图所示，已知P=200 kN ， =2 cm ，螺栓材料的许用切应力[τ]=80Mpa ，试求螺栓的直径。
工程力学--材料力学(北京科大、东北大学版)第4版第四章习题答案
第四章习题4-1 求下列各梁指定截面上的剪力Q和弯矩M。
各截面无限趋近于梁上A、B、C等各点。
4-2 试列出下列各梁的剪力方程和弯矩方程，作剪力图和弯矩图，并求和。
用叠加法作以下各梁的弯矩图。
并求出。
4-3用剪力、弯矩和分布载荷集度之间的微分关系校核前面已画的剪力4-4 图和弯矩图是否正确。
不列剪力方程和弯矩方程，作以下各梁的剪力图和弯矩图，并求出4-5。
和4-6 用合适的方法作下列各梁的剪力图和弯矩图。
4-7 试根据载荷、剪力图和弯矩图之间的关系，检查下列各梁的剪力图和弯矩图是否正确，并对错误之处加以改正。
4-8 作下列构件的内力图。
4-9 在梁上行走的小车二轮的轮压均为P ，如图所示。
问小车行至何位置时梁内的弯矩最大？最大弯矩值是多少？设小车的轮，大梁的跨度为。
c距为参考答案4-1 解：题（b）求支反力（见图） 1（）=l-Pl=0 ，由由，（2）剪力按计算剪力的规则（3）弯矩按计算弯矩的规则其它各题的答案：（a）（c）（d）（e）（f）4-2 解：题c(1)（图）为原点，任一截面距左端的距离为x\ 剪力和弯矩方程以左端A 剪力方程:弯矩方程:按上述剪力方程和弯矩方程绘剪力图和弯矩 (2 )剪力图与弯矩图图（3）及得由值与=950 =200N题（f）求支反力（见图）（1）由600-10040，40=0=由20-60=0q40，=校核：+=2667+1333=4000N=q40=10040 所以支反力计算正确（2）剪力和弯矩方程以左端为原点，任一截面距左端的距离为x，则得剪力方程：弯矩方程及按上述剪力及弯矩方程绘出图 2（）剪力图和弯矩图.所示的剪力图和弯矩图所示剪力图和弯矩图的条件求得，即剪力图中最大弯矩的截面位置可由=3333-100x=0）Q（xx=33.3cm及4）（得及由，=2667N =355其他各题的答案：ql =）= （a）（b）（d）e（）（g）h（）（i）j （c4-3 解：题q 、），然后将此二图叠加单独作用时的弯矩图（图分别作、可知得总的弯矩图。
工程力学--材料力学(北京科大、东北大学版)第4版第三章习题答案
第三章习题3-1 试求图视各轴在指定横截面1-1、2-2和3-3上的扭矩，并在各截面上表示出钮矩的方向。
3-2 试绘出下列各轴的钮矩图，并求。
3-3 试绘下列各轴的扭矩图，并求出。
已知ma=200N.m,mb=400N.m,mc=600N,m.GAGGAGAGGAFFFFAFAF3-4 一传动轴如图所示，已知ma=130N..cm, mb=300N.cm , mc=100N.cm, md=70N.cm;各段轴的直径分别为：Dab=5cm, Dbc=7.5cm, Dcd=5cm(1)画出扭矩图；GAGGAGAGGAFFFFAFAF（2）求1-1、2-2、3-3截面的最大切应力。
3-5 图示的空心圆轴，外径D=8cm,内径d=6.25cm,承受扭矩m=1000N.m.(1)求、（2）绘出横截面上的切应力分布图；（3）求单位长度扭转角，已知G=80000Mpa.3-6 已知变截面钢轴上的外力偶矩=1800N.m, =1200N.m, 试求最大切应力和最大相对扭矩。
已知G=80*Pa.3-7一钢轴的转矩n=240/min. 传递功率=44.1kN.m.已知=40Mpa,=,G=80*MPa, 试按强度和刚度条件计算轴的直径解：轴的直径由强度条件确定，。
GAGGAGAGGAFFFFAFAF3-8 图示实心轴通过牙嵌离合器把功率传给空心轴。
传递的功率=7.5kw,轴的转速n=100r/min,试选择实心轴直径和空心轴外径。
已知/=0.5，=40Mpa.3-9 图示AB轴的转速n=120r/min,从B轮上输入功率=40kw,此功率的一半通过锥齿轮传给垂直轴V，另一半功率由水平轴H传走。
已知锥齿轮的节圆直径GAGGAGAGGAFFFFAFAF=600mm ；各轴直径为=100mm, =80mm,=60mm, =20MPa，试对各轴进行强度校核。
3-10 船用推进器的轴，一段是实心的，直径为280mm，另一段是空心的，其内径为外径的一半。
《机械工程材料（第4版）》答案-A卷
《机械工程材料（第4版）》答案-A卷xx交通大学本科生课程考试试题标准答案与评分标准（A）课程名称：工程材料基础课时：48 考试时间：一填空题（20分，每空0.5分）1 （1）过量变形、（2）断裂、（3）腐蚀、（4）磨损。
2 （5）体心立方，（6）面心立方，（7）同素异构转变3 （8）交变（9）裂纹源区、（10）疲劳裂纹扩展区、（11）最后断裂区。
4 （12）退火、（13）正火、（14）淬火、（15）回火；（16）表面淬火、（17）表面化学热处理5（18）热脆，（19）冷脆，（20）氢脆。
6（21）回复、（22）再结晶、（23）晶粒长大。
7（24）片状，（25）球状，（26）团絮状，（27）蠕虫状。
8（28）变形强化（加工硬化）、（29）细晶强化（变质处理）、（30）时效强化。
9（31）线型、（32）枝化型、（33）体型。
10（34）晶相、（35）玻璃相、（36）气相（气孔），（37）晶相12（38）零电阻、（39）抗磁性、（40）约瑟夫效应。
二名词解释(20分，每个2分)1 固溶体：即固体溶液，溶质原子溶于溶剂原子中形成的晶体，仍保持溶剂原子晶体结构。
2 加工硬化：金属材料经过冷变形后强度、硬度增加、塑性韧性降低的现象。
3 缩聚反应：由含有两种或两种以上官能团的单体互相缩合聚合生成高聚物的反应称为缩聚反应。
4 时效强化：淬火后铝合金在室温或者低温下保温一段时间，随着时间延长其强度、硬度显著增加的现象。
5 断裂韧度：评定材料抵抗裂纹失稳扩展能力的力学性能指标。
6 韧性断裂：断裂前发生明显塑性变形的断裂。
7 淬透性：钢淬火时获得马氏体的能力（钢在淬火时获得淬硬层深度大小能力）称为淬透性。
8 结晶度：聚合物中晶体部分所占的百分数。
9 老化：高分子材料在长期存储或者使用中由于受到氧、光、热、机械力和微生物等长期作用性能逐渐恶化而丧失使用价值的现象称为老化。
10 蠕变：材料在长时间的恒温、恒应力作用下缓慢地产生塑性变形的现象称为蠕变。
工程力学--材料力学(北京科大、东北大学版)第4版第三章习题答案.doc
第三章习题3-1试求图视各轴在指定横截面1-1、2-2和3-3上的扭矩，并在各截面上表示出钮矩的方向。
3-2试绘出下列各轴的钮矩图，并求。
3-3试绘下列各轴的扭矩图，并求出。
已知ma=200N.m,mb=400N.m,mc=600N,m.3-4 一传动轴如图所示，已知ma=130N..cm, mb=300N.cm , mc=100N.cm, md=70N.cm;各段轴的直径分别为：Dab=5cm, Dbc=7.5cm, Dcd=5cm(1)画出扭矩图；（2）求1-1、2-2、3-3截面的最大切应力。
3-5 图示的空心圆轴，外径D=8cm,内径d=6.25cm,承受扭矩m=1000N.m.(1)求、（2）绘出横截面上的切应力分布图；（3）求单位长度扭转角，已知G=80000Mpa.3-6 已知变截面钢轴上的外力偶矩=1800N.m, =1200N.m, 试求最大切应力和最大相对扭矩。
已知G=80*Pa.3-7一钢轴的转矩n=240/min. 传递功率=44.1kN.m.已知=40Mpa,=,G=80*MPa, 试按强度和刚度条件计算轴的直径解：轴的直径由强度条件确定，。
3-8图示实心轴通过牙嵌离合器把功率传给空心轴。
传递的功率=7.5kw,轴的转速n=100r/min,试选择实心轴直径和空心轴外径。
已知/=0.5，=40Mpa.3-9 图示AB轴的转速n=120r/min,从B轮上输入功率=40kw,此功率的一半通过锥齿轮传给垂直轴V，另一半功率由水平轴H传走。
已知锥齿轮的节圆直径=600mm；各轴直径为=100mm, =80mm, =60mm, =20MPa，试对各轴进行强度校核。
3-10 船用推进器的轴，一段是实心的，直径为280mm，另一段是空心的，其内径为外径的一半。
在两段产生相同的最大切应力的条件下，求空心部分轴的外径D.3-11 有一减速器如图所示。
已知电动机的转速n=960r/min, 功率=5kw；轴的材料为45钢，=40MPa 试按扭转强度计算减速器第一轴的直径。
工程力学(静力学与材料力学)第四版习题答案
静力学部分第一章基本概念受力图2-1 解：由解析法，23cos 80RX F X P P Nθ==+=∑12sin 140RY F Y P P Nθ==+=∑故：22161.2R RX RY F F F N=+=1(,)arccos2944RYR RF F P F '∠==o v v2-2解：即求此力系的合力，沿OB 建立x 坐标，由解析法，有123cos45cos453RX F X P P P KN==++=∑o o13sin 45sin 450RY F Y P P ==-=∑o o故：223R RX RY F F F KN=+= 方向沿OB 。
2-3 解：所有杆件均为二力杆件，受力沿直杆轴线。
（a ）由平衡方程有：0X =∑sin 300AC AB F F -=o0Y =∑cos300AC F W -=o0.577AB F W=（拉力）1.155AC F W=（压力）（b ）由平衡方程有：0X =∑ cos 700AC AB F F -=o0Y =∑sin 700AB F W -=o1.064AB F W=（拉力）0.364AC F W=（压力）（c ）由平衡方程有：0X =∑ cos 60cos300AC AB F F -=o o0Y =∑sin 30sin 600AB AC F F W +-=o o0.5AB F W= (拉力)0.866AC F W=（压力）（d ） 由平衡方程有：0X =∑sin 30sin 300AB AC F F -=o o0Y =∑cos30cos300AB AC F F W +-=o o0.577AB F W= (拉力)0.577AC F W= (拉力)2-4 解：（a ）受力分析如图所示：由x =∑ 22cos 45042RA F P -=+o15.8RA F KN∴=由0Y =∑22sin 45042RA RB F F P +-=+o7.1RB F KN∴=(b)解：受力分析如图所示：由x =∑cos45cos 45010RA RB F F P ⋅--=o o0Y =∑sin 45sin 45010RA RB F F P ⋅+-=o o联立上二式，得：22.410RA RB F KN F KN==2-5解：几何法：系统受力如图所示三力汇交于点D ，其封闭的力三角形如图示所以： 5RA F KN= （压力） 5RB F KN=（与X 轴正向夹150度）2-6解：受力如图所示：已知，1R F G = ，2AC F G =由x =∑cos 0AC r F F α-=12cos G G α∴=由0Y =∑ sin 0AC N F F W α+-=22221sin N F W G W G G α∴=-⋅=--2-7解：受力分析如图所示，取左半部分为研究对象由x =∑cos 45cos 450RA CB P F F --=o o0Y =∑sin 45sin 450CBRA F F '-=o o联立后，解得：0.707RA F P=0.707RB F P=由二力平衡定理0.707RB CB CBF F F P '===2-8解：杆AB ，AC 均为二力杆，取A 点平衡由x =∑cos 60cos300AC AB F F W ⋅--=o o0Y =∑sin 30sin 600AB AC F F W +-=o o联立上二式，解得：7.32AB F KN=-（受压）27.3AC F KN=（受压）2-9解：各处全为柔索约束，故反力全为拉力，以D ，B 点分别列平衡方程（1）取D 点，列平衡方程由x =∑sin cos 0DB T W αα-=DB T Wctg α∴==（2）取B 点列平衡方程：由0Y =∑sin cos 0BDT T αα'-=230BD T T ctg Wctg KN αα'∴===2-10解：取B 为研究对象：由0Y =∑sin 0BC F P α-=sin BC P F α∴=取C 为研究对象：由x =∑cos sin sin 0BCDC CE F F F ααα'--=由0Y =∑ sin cos cos 0BC DC CE F F F ααα--+=联立上二式，且有BCBC F F '= 解得：2cos 12sin cos CE P F ααα⎛⎫=+⎪⎝⎭取E 为研究对象：由0Y =∑ cos 0NH CEF F α'-=CECE F F '=Q 故有：22cos 1cos 2sin cos 2sin NH P PF ααααα⎛⎫=+= ⎪⎝⎭2-11解：取A 点平衡：x =∑sin 75sin 750AB AD F F -=o o0Y =∑cos 75cos 750AB AD F F P +-=o o联立后可得：2cos 75AD AB PF F ==o取D 点平衡，取如图坐标系：x =∑cos5cos800ADND F F '-=o ocos5cos80NDAD F F '=⋅oo由对称性及 ADAD F F '=cos5cos5222166.2cos80cos802cos 75N NDAD PF F F KN '∴===⋅=o o o o o2-12解：整体受力交于O 点，列O 点平衡由x =∑cos cos300RA DC F F P α+-=o0Y =∑sin sin 300RA F P α-=o联立上二式得：2.92RA F KN=1.33DC F KN=（压力）列C 点平衡x =∑405DC AC F F -⋅=0Y =∑ 305BC AC F F +⋅=联立上二式得： 1.67AC F KN=（拉力）1.0BC F KN=-（压力）2-13解：（1）取DEH 部分，对H 点列平衡x =∑05RD REF F '= 0Y =∑05RD F Q -=联立方程后解得：RD F =2REF Q '=（2）取ABCE 部分，对C 点列平衡x =∑cos 450RE RA F F -=o0Y =∑sin 450RB RA F F P --=o且RE REF F '=联立上面各式得：RA F =2RB F Q P=+（3）取BCE 部分。
工程力学--材料力学(北京科大、东北大学版)第4版习题答案
第一章参考答案1-1：解：(a):N1=0,N2=N3=P(b):N1=N2=2kN(c):N1=P,N2=2P,N3= -P(d):N1=-2P,N2=P(e):N1= -50N,N2= -90N(f):N1=0.896P,N2=-0.732P注（轴向拉伸为正，压缩为负）1-2：解：σ1=2118504P kNS dπ==35.3Mpaσ2=2228504P kNS dπ==30.4MPa ∴σmax=35.3Mpa1-3：解：下端螺孔截面：σ1=19020.065*0.045P S =15.4Mpa上端单螺孔截面：σ2=2PS =8.72MPa上端双螺孔截面：σ3= 3PS =9.15Mpa∴σmax =15.4Mpa1-4：解：受力分析得：F1*sin15=F2*sin45F1*cos15=P+F2*sin45∴σAB=11FS=-47.7MPaσBC=22FS=103.5 MPa1-5：解:F=6PS1=h*t=40*4.5=180mm2S2=(H-d)*t=(65-30)*4.5=157.5mm2∴σmax=2FS =38.1MPa1-6:解: (1)σAC =-20MPa,σCD =0,σDB =-20MPa;△ l AC =NL EA =AC LEA σ=-0.01mm△ l CD =CD LEA σ=0△ L DB =DB LEA σ=-0.01mm(2) ∴AB l ∆=-0.02mm1-7:解:31.8127AC AC CB CB P MPa S P MPa S σσ==== AC AC AC L NL EA EA σε===1.59*104, CB CB CB L NL EA EA σε===6.36*1041-8:解:Nll EAl l ε∆=∆= ∴NEA ε=62.54*10N EA N ε∴==1-9：解：208,0.317E GPa ν==1-10：解：[][]max 59.5MPa σσ=<1-11：解：（1）当45oα=，[]11.2σσ=>强度不够 （2）当60oα=，[]9.17σσ=< 强度够 1-12：解：[]360,200200200*1013.3100*150*10Y p kNS P kNS MPa A σσ-==∴=====<∑1-13：解：[]max 200213MPa MPa σ=<1-14：解： 1.78, 1.26d cm d cm ==拉杆链环1-15 解：BC F ==70.7 kN70.70.505140F S FS σσ=∴=== 查表得： 45*45*31-16解：(1)[]2401601.5ss n σσ===MPa[][]24P SP dσσπ≤∴≤24.4D mm∴=(2)2119.51602P P MPa MPa S d σπ===≤⎛⎫ ⎪⎝⎭1-17 解：（1） 2*250*6154402D F P A N π⎛⎫=== ⎪⎝⎭78.4AC F MPa S σ== 300 3.8378.4s n σσ∴===[][]''''60*3.14*15*1542390F S F S Nσσ===='61544014.521542390F n F ===≈1-18 解：P=119kN1-19 解：::3:4:535()44AB BC AB BC S P S S P S P =∴==拉，[][][]112841123484AB AB S A kN S P kN P kN σ=====同理所以最大载荷 84kN1-20 解： P=33.3 kN1-21 解：71,,12123A B C P F F P F P ===1-22 解：10MAX MPa σ=-1-23 解：A B X R R R =∴==∑t r l l ∆=∆ t A B l l tα∆= 21211111223533131.3cd R AC DB CD AC CD CD AF CD MAX Rl Rl l l l l EA EA Rl Rl Rl l EA EA EA EA t EA t R l S MPa A ααασ∆=∆+∆+∆=+=+=∴====第二章习题2-1 一螺栓连接如图所示，已知P=200 kN ， =2 cm ，螺栓材料的许用切应力[τ]=80Mpa ，试求螺栓的直径。
工程力学--材料力学(北京科大、东北大学版)第4版1-3章习题答案
第一章参考答案1-1：解：(a):N1=0,N2=N3=P(b):N1=N2=2kN(c):N1=P,N2=2P,N3= -P(d):N1=-2P,N2=P(e):N1= -50N,N2= -90N(f):N1=0.896P,N2=-0.732P注（轴向拉伸为正，压缩为负）1-2：解：σ1=2118504P kNS dπ==35.3Mpaσ2=2228504P kNS dπ==30.4MPa ∴σmax=35.3Mpa1-3：解：下端螺孔截面：σ1=19020.065*0.045P S=15.4Mpa上端单螺孔截面：σ2=2PS =8.72MPa上端双螺孔截面：σ3= 3PS =9.15Mpa∴σmax =15.4Mpa1-4：解：受力分析得：F1*sin15=F2*sin45F1*cos15=P+F2*sin45∴σAB=11FS=-47.7MPaσBC=22FS=103.5 MPa1-5：解:F=6PS1=h*t=40*4.5=180mm2S2=(H-d)*t=(65-30)*4.5=157.5mm2∴σmax=2FS =38.1MPa1-6:解: (1)σAC =-20MPa,σCD =0,σDB =-20MPa;△ l AC =NL EA =AC LEA σ=-0.01mm△ l CD =CD LEA σ=0△ L DB =DB LEA σ=-0.01mm(2) ∴AB l ∆=-0.02mm 1-7:解:31.8127AC ACCB CBPMPa S PMPa S σσ====AC AC AC LNL EA EA σε===1.59*104, CB CB CB LNL EA EA σε===6.36*1041-8:解:Nl l EA l l ε∆=∆=∴N EA ε=62.54*10N EA N ε∴==1-9：解：208,0.317E GPa ν==1-10：解：[][]max 59.5MPa σσ=<1-11：解：（1）当45oα=，[]11.2σσ=>强度不够（2）当60oα=，[]9.17σσ=< 强度够1-12：解：[]360,200200200*1013.3100*150*10Y p kNS P kNS MPa A σσ-==∴=====<∑1-13：解：[]max 200213MPa MPa σ=< 1-14：解： 1.78, 1.26d cm d cm ==拉杆链环 1-15 解：BC F ==70.7 kN70.70.505140F S FS σσ=∴===查表得： 45*45*3 1-16解：(1)[]2401601.5ssn σσ===MPa[][]24PS Pd σσπ≤∴≤24.4D mm∴=(2)2119.51602PPMPa MPaSd σπ===≤⎛⎫ ⎪⎝⎭1-17 解：（1）2*250*6154402D F P A Nπ⎛⎫=== ⎪⎝⎭78.4AC FMPa S σ==300 3.8378.4s n σσ∴===[][]''''60*3.14*15*1542390F S F S Nσσ===='61544014.521542390F n F ===≈1-18 解：P=119kN 1-19 解：::3:4:535()44AB BC AB BC S P S S P S P =∴==拉，[][][]112841123484AB AB S A kNS P kNP kNσ=====同理所以最大载荷 84kN 1-20 解： P=33.3 kN 1-21 解：71,,12123A B C P F F P F P ===1-22 解：10MAX MPa σ=-1-23 解：A B X R R R =∴==∑t r l l ∆=∆ t A B l l tα∆= 21211111223533131.3cdR AC DB CD AC CD CDAF CD MAX Rl Rl l l l l EA EA Rl Rl Rl l EA EA EA EA t EA tR l SMPa A ααασ∆=∆+∆+∆=+=+=∴====第二章习题2-1 一螺栓连接如图所示，已知P=200 kN ， =2 cm ，螺栓材料的许用切应力[τ]=80Mpa ，试求螺栓的直径。
工程力学--材料力学(北京科大、东北大学版)第4版第四章习题答案
第四章习题4-1 求下列各梁指定截面上的剪力Q和弯矩M。
各截面无限趋近于梁上A、B、C等各点。
4-2 试列出下列各梁的剪力方程和弯矩方程，作剪力图和弯矩图，并求和。
4-3 用叠加法作以下各梁的弯矩图。
并求出。
4-4 用剪力、弯矩和分布载荷集度之间的微分关系校核前面已画的剪力图和弯矩图是否正确。
4-5 不列剪力方程和弯矩方程，作以下各梁的剪力图和弯矩图，并求出和。
4-6 用合适的方法作下列各梁的剪力图和弯矩图。
4-7 试根据载荷、剪力图和弯矩图之间的关系，检查下列各梁的剪力图和弯矩图是否正确，并对错误之处加以改正。
4-8 作下列构件的内力图。
4-9 在梁上行走的小车二轮的轮压均为P ，如图所示。
问小车行至何位置时梁内的弯矩最大？最大弯矩值是多少？设小车的轮距为c，大梁的跨度为。
参考答案4-1 解：题（b）（1）求支反力（见图）由，l-P l=0 =由，（2）剪力按计算剪力的规则（3）弯矩按计算弯矩的规则其它各题的答案：（a）（c）（d）（e）（f）4-2 解：题c(1)剪力和弯矩方程以左端A为原点，任一截面距左端的距离为x（图）\剪力方程:弯矩方程:(2 )剪力图与弯矩图按上述剪力方程和弯矩方程绘剪力图和弯矩图. （3）与值由及得=200N =950题（f）（1）求支反力（见图）由，600-1004040=0=由，q4020-60=0=校核：+=2667+1333=4000N=q40=10040 所以支反力计算正确（2）剪力和弯矩方程以左端为原点，任一截面距左端的距离为x，则得剪力方程：弯矩方程（2）剪力图和弯矩图按上述剪力及弯矩方程绘出图及所示的剪力图和弯矩图所示剪力图和弯矩图.图中最大弯矩的截面位置可由，即剪力的条件求得Q（x）=3333-100x=0x=33.3cm（4）及由及得=2667N ，=355其他各题的答案：（a）=ql =（b）（d）（e）（g）（h）（i）（j）4-3 解：题c分别作、q单独作用时的弯矩图（图、），然后将此二图叠加得总的弯矩图。