材料力學題解

2021-03-04 09:50:46 字數 3032 閱讀 8813

一、填空

1 .構件在外荷載作用下具有抵抗破壞的能力為材料的( );具有一定的抵抗變形的能力為材料的( );保持其原有平衡狀態的能力為材料的( )。

強度、剛度、穩定性。

2 .現代工程中常用的固體材料種類繁多,物理力學效能各異。所以,在研究受力後物體(構件)內部的力學響應時,除非有特別提示,一般將材料看成由的介質組成。

連續性、均勻性、各向同性。

3 .構件所受的外力可以是各式各樣的,有時是很複雜的。材料力學根據構件的典型受力情況及截面上的內力分量可分為四種基本變形。

拉伸或壓縮、剪下、扭轉、彎曲。

解:各截面上內力分量的方向從略,僅記大小。

第二章:拉伸與壓縮

一、填空

1.軸力是指通過橫截面形心垂直於橫截面作用的內力,而求軸力的基本方法是( )。

截面法。

2.工程構件在實際工作環境下所能承受的應力稱為( ),工件中最大工作應力不能超過此應力,超過此應力時稱為( )。

許用應力 ,失效 。

3.金屬拉伸標準試件有( )和( )兩種。

圓柱形,平板形 。

4.在低碳鋼拉伸曲線中,其變形破壞全過程可分為( )個變形階段,它們依次是和( )。

四,彈性、屈服、強化和頸縮、斷裂。

5.用塑性材料的低碳鋼標準試件在做拉伸實驗過程中,將會出現四個重要的極限應力;其中保持材料中應力與應變成線性關係的最大應力為( );使材料保持純彈性變形的最大應力為( );應力只作微小波動而變形迅速增加時的應力為( );材料達到所能承受的最大載荷時的應力為( )。

比例極限、彈性極限、屈服極限、強度極限。

6.通過低碳鋼拉伸破壞試驗可測定強度指標( )和( );塑性指標( )和( )。

屈服極限,強度極限 ;伸長率,斷面收縮率。

7.功能守恆原理是指對於始終處於靜力平衡狀態的物體,緩慢施加的外力對變形體所做的外功w可近似認為全部轉化為物體的變形能u,即( )。 w=u

8.當結構中構件所受未知約束力或內力的數目n多於靜力平衡條件數目m時,單憑平衡條件不能確定全部未知力,相對靜定結構(n=m),稱它為( )。 稱為( ),這也是「多餘」約束力或「多餘」約束的數目。

靜不定結構,靜不定次數。

二、選擇題

1.所有脆性材料,它與塑性材料相比,其拉伸力學效能的最大特點是( )。

(a)強度低,對應力集中不敏感;

(b)相同拉力作用下變形小;

(c)斷裂前幾乎沒有塑性變形;

(d)應力-應變關係嚴格遵循胡克定律。

c2. 現有三種材料的拉伸曲線如圖所示。分別由此三種材料製成同一構件,其中:

1)強度最高的是( );2)剛度最大的是( );3)塑性最好的是( );4)韌性最高,抗衝擊能力最強的是( )。

答案:a,b,c,c

3.兩端固定的階梯杆如圖所示,橫截面面積受軸向載荷p後,其軸力圖是( )。

答案:2.圖示結構由兩根尺寸完全相同的桿件組成。ac桿為銅合金,bc桿為低碳鋼杆,則此兩桿在力p作用下具有相同的拉應力。 ( )

答案:3.正應變的定義為答案:

4.任何溫度改變都會在結構中引起應變與應力答案

5.對於拉伸曲線上沒有屈服平台的合金塑性材料,工程上規定作為名義屈服極限,此時相對應的應變數為答案:

四、計算

解:1)在可能危險的1段b面,2段c面截開(圖b),有

所以:2)作軸力圖

取1-1截面(ab段,見圖(b))

取2-2截面(bc段)

由式(a)

na=n(o)=p=12 kn

nb=n(l)=p + r a 1 l=12.42 kn

由式(b)

在圖(c)所示n---x座標下,由式(a)、(b)知n(x) 隨x呈直線變化。由三個控制面上控制值畫出由兩段斜直線構成的軸力圖。見下圖

解:1)確定桿件受力

根據圖(b)所示b鉸受力圖,在x-y座標下,由平衡條件

解得2)校核各桿強度

解: 1)結構中各桿應滿足平衡條件

對節點c取圖(b)所示研究物件,有

由式(a)、(b)解得各桿軸力與外載的關係

2)結構中各桿應滿足各自強度條件

由式(e)、式(f),有

由式(f) 、式(d),有

解: 根據軸向拉伸桿件斜截面上正應力和剪力公式,各自的容許條件為

式(b)除以式(a),得

將此結果代入式(a),得

可利用式(b)校核結果是否正確

5. 圖(a)所示簡單桁架由ac杆、bc杆組成,杆的橫截面積為a,長度為 。試求節點c的鉛垂位移,已知:

1)材料的彈性模量為e,在載荷p作用下處於線彈性範圍;2)材料在p作用下的應力-應變關係為圖(b)),其中n,b為已知材料常數。

解: 1)對線彈性材料

(1)求杆的軸力

(2)求杆的變形

(3)求節點位移

2)對非線性彈性材料

(1) 求杆的軸力: 同1),結果仍為式(a

(2)由應力求杆的變形 ,兩桿的正應力均為

3)求節點位移

第三章:扭轉與剪下

一、填空

答案:2.圓截面杆扭轉時,其變形特點是變形過程中橫截面始終保持( ),即符合( )假設。非圓截面杆扭轉時,其變形特點是變形過程中橫截面發生( ),即不符合( )假設。

答案:4.多邊形截面稜柱受扭轉力偶作用,根據( )定理可以證明其橫截面角點上的剪應力為( )。

二、選擇

答案:c

三、判斷題

答案:正確

答案:錯誤

答案:正確

答案:錯誤

四、計算題

解:1)求i-i截面上的扭距

解:由鋼管外徑與壁厚可知

第四章:彎曲內力與強度問題

一、填空

答案:以上至50頁

二、選擇題

第五章:彎曲變形與靜不定問題

一、填空

以上至80頁

二、選擇題

三、判斷題

答案:正確

四、計算

對ab段有

對bc段有:

以上至109頁第六章完。

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