材料力学试卷(手动组卷).doc

题目部分，(卷面共有53题,314.0分,各大题标有题量和总分)一、选择题 (24小题,共72.0分)(3分)1下列结论中哪些是正确的? (1)荷载的量纲可以是力，力 长度，力长度-1，力长度-2或力长度-3（2）内力的量纲可以是力或力长度（3）应力的量纲只能是力长度2A、（1），(2) B、(2)，(3) C、(1),(3). D、全对(3分)2若采用Oxyz坐标系，并使x轴与杆轴重合则下列结论中哪些是正确的？ (1)杆件横截面上一点处，总应力P可分解为正应力和剪应力，它们之间存在下列关系： (2)杆件横截面上一点处，剪应力可分解为方向的分量和z方向的分量，且。(3)设横截面面积为A，则该截面上的轴力，剪力（4）设横截面面积为A，则该截面上的剪力分量A、(1)，(2) B、(3)，(4)。C、(1)，(2)，(3)， D、(1)，(3)，（4）(3分)3下列结论中哪些是正确的? (1)若物体产生位移，则必定同时产生变形 (2)若物体各点均无位移，则该物体必定无变形 (3)若物体产生变形，则物体内总有一些点要产生位移。 A、(1)，（2） B、（2），(3) C、全对 D、全错(3分)4低碳钢材料在轴向拉伸和压缩时，下列正确的有（ ）A、比例极限相等 B、屈服极限相等C、强度极限相等 D、弹性模量相等(3分)5铸铁试件扭转破坏的破坏面为_。A、沿横截面-剪断B、沿螺旋面(与试件轴线夹角)拉断C、沿螺旋面(与试件轴线夹角)拉断D、沿横截面-拉断(3分)6根据均匀性假设，可认为构件的_在各点处相同。A、应力B、应变C、材料的弹性常数D、位移(3分)7钢制实心轴和铝制空心圆轴(内外径之比d/D=0.6)的长度及横截面积均相等，钢的许可切应力180MPa，铝的许可切应力50MPa。仅从强度条件考虑，能承受较大扭矩的是_。A、铝制空心轴 B、钢制实心轴C、承载能力相同 D、无法判断(3分)8对于受扭的圆轴，关于如下结论：最大剪应力只出现在横截面上；在横截面上和包含杆件的纵向截面上均无正应力；圆轴内最大拉应力的值和最大剪应力的值相等。现有四种答案，正确的是_。A、对 B、对C、对 D、全对(3分)9在图示四个轴力中，_。 A、为正，为负； B、为正，为负； C、和为正，为负； D、为正，为负。 (3分)10一等直杆的横截面形状为任意三角形。当轴力作用线通过该三角形的( )时，其横截面上的正应力均匀分布。 A、垂心 B、重心 C、内切圆心 D、外接圆心(3分)11工程上通常把延伸率_的材料称为脆性材料。A、 B、 C、 D、(3分)12如图示圆轴在BC段受集度为t的均布力偶作用，其扭矩图应为_。(3分)13由实心杆1和圆管2构成的一次超静定组合杆，左端固定，右端固接一刚性板上，受外力偶矩m作用如图所示。实心杆、圆管的抗扭刚度分别是和。设B端1、2两杆横截面上的扭矩分别为和，B截面相对A截面的扭转角分别是和，变形协调方程为，则内杆的相对扭转角是=_，外管的相对扭转角是_。 A、 B、C、 D、(3分)14一受扭等截面直杆，分别采用圆形、正方形和矩形三种截面，且三种截面的横截面面积相等，其中最大剪应力值是在_。(3分)15B(3分)16在高温短期静载下，低碳钢的_随着温度升高而单调降低。 A、E和 B、E和 C、 D、(3分)17由变形公式，即可知，弹性模量_。 A、与应力的量纲相同 B、与载荷成正比 C、与杆长成正比 D、与横截面面积成反比(3分)18图示阶梯形杆，变形程度最严重的杆段和变形程度最轻的杆段分别是_。 A、AB、BC B、BC、CD C、CD、AB D、BC、AB (3分)19图示两拉杆，一为圆截面，一为正方形截面。若两杆的材料、横截面面积及所受载荷相同，长度不同，则两杆的_不同。 A、轴向正应力 B、轴向线应变 C、轴向伸长 D、横向线应变 (3分)20图示杆件受到大小相等的四个轴向力P的作用。其中_段的变形为零。 A、AB B、AC C、AD D、BC (3分)21刚性梁AB，由三根材料相同的杆支承，如图所示。当在梁AB的中点施加集中力P时，三杆具有相等的_。 A 、轴力N B、 应力 C、 伸长 D、 应变 (3分)22图示铆接件，设钢板和铝铆钉的挤压应力分别为则二者的大小关系是_。 A、 B、 C、 D、 是不确定的。(3分)23一单向均匀拉伸的板条如图所示。若受力前在其表面画上两个正方形a和b，则受力后正方形a、b分别为_。 A、正方形、正方形 B、正方形、菱形 C、矩形、菱形 D、矩形、正方形 (3分)24设直径为d 、D的两个实心圆截面，其极惯性矩分别为、抗扭截面模量分别为。则内、外半径分别为d、D的空心圆截面的极惯性矩和抗扭截面模量Wn分别为_A、B、C、D、二、填空题(6小题,共13.0分)(1分)1对某种低碳钢材料进行拉伸试验时，测得其弹性模量。若在超过屈服极限后继续拉伸，当试件横截面上的应力时，测得轴向线应变，然后立即卸载，则试件的轴向塑性(残余)应变为_。(2分)2图示等直杆两端固定，各段的抗拉（压）刚度相同，则两端的支反力分别为=_，=_。(3分)3图(a)所示结构中，AB为刚性杆，1、2两杆的EA相同，线膨胀系数，2杆由于制造不准，短了微量。结构装配后再加P力，且各杆温度均升高，其受力图和变形图分别如图(b)、(c)所示。变形协调方程为_，物理方程为=_=_。(2分)4图示结构中，AB、CD为两平行的刚性杆，其间均匀连有n（数目很大）根高强度纤维。（1）当时，每根纤维所受拉力N=_。（2）当时，有_根纤维不受力，受力最大的纤维位于_，其拉力值等于_。(2分)5图示受扭圆轴，若使B截面相对于A截面的扭转角，则AC和CB两段长度之比=_。(3分)6矩形截面杆受扭时，横截面周边上各点的剪应力方向是_，发生在_，四个角点处的剪应力为_。三、判断是非(2小题,共2.0分)(1分)1圆杆受扭时，杆内各点处于纯剪切状态。（ ）(1分)2材料相同的圆杆,它们的剪切强度条件和扭转强度条件中,许用剪应力的意义相同,数值相等. ( )四、解答题(21小题,共227.0分)(8分)1在图(a)所示结构中，AB和CD杆均为刚性杆，AC和BC杆的抗拉（压）刚度为EA。分别表示1杆的伸长和2杆的缩短量。（1）检查图(b)所示变形图是否正确？图中，分别为A、C变形后位置。（2）节点A的水平位移_，铅垂位移_.(10分)2图为变截圆钢杆ABCD，已知,，。(11分)3两根水平刚性杆AB和CD用铁丝联接，如图所示，两铁丝长度均匀L，弹性模量均为E，直径分别为和，竖直载荷P作用在杆的中点E和F上。求点E和F之间的距离增大了多少？(10分)4如图所示，刚性梁AB，由三根材料相同，截面积均为A的杆悬挂，求P力作用下三杆的轴力和变形。(9分)5两等直圆杆的直径、承受的转矩都相等，但材料不同，杆1的剪变模量为，杆2为，且，设两杆横截面上的最大剪应力和单位长度扭转角分别分与和与，试问两杆的的和分别为多大？(10分)6一外径D=50mm,内径d=30mm的空心钢轴(图),在转矩T=1.6作用下,测得相距为20cm的两截面的相对扭转角，已知钢的弹性模量E=210GPa，试求材料的泊松比。 (12分)7两端直径,长度的锥形圆杆,与外径d=12cm中间具有相同锥形孔的空心圆杆配合成组合轴,如图 所示,组合轴承受转矩作用，设两杆接触面粘结牢固,不发相对转动，且两杆的剪变摸量之比。试求实心圆锥形杆内的最大剪应力。 (10分)8直径为的等截面钢轴由的电动机带动（图a），钢轴转速，齿轮B、D、E的输出功率分别为、，。轴的许用剪应力，不考虑弯曲的影响， 试求 一、轴的扭矩图及危险截面位置。 二、校核轴的强度。 (12分)9联轴器采用直径为d的螺栓连接，螺栓的排列如图所示，在半径为的圆上4只，在半径为的圆上6只。螺栓的许用应力为，轴每分钟的转数为n。若不计圆盘间的摩擦，试求该联轴器所能传递的功率（）。 (10分)10轴向压缩时的最大剪应力发生在的斜截面上，而由铸铁压缩试验可见，试样破坏时并不是沿，而是大致沿的斜截面剪断的。这是为什么？(8分)11如图所示正方形桁架结构(O处两杆相互无约束)，各杆横截面积均为F，材料均相同，弹性模量为E。试求各杆的内力及A、C两点间距离的改变。(10分)12图所示各结构中，试判别带编号的构件是否是轴向拉伸（压缩）。(8分)13材料力学中所说的内力，有哪些特征？(18分)14试分别求图ab中图（1）所示各杆在截面1-1、2-2、3-3上的轴力，并作轴力图。 (9分)15三角架ABC由AC和BC二杆组成。杆AC由两根No.12b的槽钢组成，许用应力为=160MPa；杆BC为一根No.22a的工字钢，许用应力为=100MPa。求荷载F的许可值F。 (8分)16在图示简易吊车中，BC为钢杆，AB为木杆。木杆AB的横截面面积A1=100cm2，许用应力1=7MPa；钢杆BC的横截面面积A2=6cm2，许用应力2=160MPa。试求许可吊重P。(15分)17如图示某起重机的吊具，吊钧与吊板通过销轴联结，起吊重物F。己知：F=40kN，销轴直径D=22mm，吊钧厚度t=20mm。销轴许用应力：。试校核销轴的强度。(25分)18等截面传动轴的转速n=150r/min，由A转输入功率NA=8kW，由B、C、D各轮输出功率分别为NB=3kW，NC=1kW，ND=4kW。己知轴的许用剪应力=60MPa，剪切弹性模量G=80GPa，=20/m。要求首先安排各轮的位置，然后绘出传动轴的扭矩图，并确定轴的直径。(7分)19图示传动轴，主动轮B输入功率P1=368kW,从动轮A，阵C输出的功率分别为P2=147kW,P3=221kW,轴的转速n=500r/min,材料的G=80GPa，许用切应力=70MPa，许用单位长度扭转角=10Nm/m。（1）画出轴的扭矩图；（2）设计轴的直径；（3）讨论提高轴强度和刚度的措施(9分)20两根等长度的钢管松套在一起.外管的外径,内管的外径.当内管在两端受扭转力偶作用时,将两管的两端焊接起来,然后去掉扭转力偶.试求结合管内的最大剪应力,并画出组合管横截面上的应力分布图.已知材料的剪切弹性模量G=80GPa.(8分)21如图所示的闭口和开口薄壁圆管,其中心线的直径 为d,厚度为t,都受扭矩作用,剪切模量为G,求它们的最大剪应力和单位长度扭转角,并求两截面弯曲中心的位置. 答案部分，(卷面共有53题,314.0分,各大题标有题量和总分)一、选择题 (24小题,共72.0分)(3分)1答案D(3分)2答案D(3分)3答案B(3分)4答案ABD(3分)5答案 B(3分)6答案 C(3分)7答案A(3分)8答案 A(3分)9答案A(3分)10答案B(3分)11答案A(3分)12答案A(3分)13答案，D(3分)14答案C(3分)15答案(3分)16答案A(3分)17答案A(3分)18答案A(3分)19答案C(3分)20答案D(3分)21答案C(3分)22答案B(3分)23答案C(3分)24答案B二、填空题(6小题,共13.0分)(1分)1答案(2分)2答案(3分)3答案(2分)4答案(1) ; (2)从左至右,纤维受力为线性分布,其合力作用线与P力作用线重合，左侧，(2分)5答案2/3(3分)6答案平行与周边，长边中点处，零三、判断是非(2小题,共2.0分)(1分)1答案对(1分)2答案对四、解答题(21小题,共227.0分)(8分)1答案正确 (10分)2答案(1) 内力图(2) (第一段)(3) (第二段)(11分)3答案 (10分)4答案 (9分)5答案=1，即两杆的扭转时横截面上的最大剪应力相等，因最大剪应力，只与杆承受扭矩（其值与承受的转矩有关）和圆杆的直径有关，而与杆的材料无关。，因单位长度扭转角与杆材的剪变模量成反比，故复萌。(10分)6答案解一、材料的剪变模量由 二、材料的泊松比由补充方程直接解得末知反力矩为 (12分)7答案解 一、静力平衡方程取距A端为x的任一截面，其由x段静力平衡条件二、补充方程式由于两杆结合在一起,由变形相容条件 将物理关系代入,得补充方程式; 解得 二、圆锥形杆的最大剪应力x截面的最大剪应力 由解得极值X=1.28M,不合理.但可见圆锥形杆的最大剪应力发生在截面B(X=1)的边缘,其值为(10分)8答案解 一、扭矩图及危险截面各轮转矩（图 b） 可得轴AE的扭矩图如图（c）所示 危险截面为轴CD段中的各横截面。 二、强度校核 满足强度要求。(12分)9答案解 一、内外圆螺栓横截面上的剪应力假设螺栓截面上的剪应力均匀分布。由变形相容条件，得内、外圈螺栓应力之比为 显然，故外圈螺栓的剪应力首先到达许用剪应力，得 二、传递功率 由静力平衡条件 由传递功率、转速与转矩间关系，得传递功率为(10分)10答案因为轴向压缩时，斜截面上除剪应力外还有正应力（压应力），由于铸铁材料的内摩擦，压应力将引起沿截面摩擦阻力，因此，实际引起试样沿斜截面错动的应是剪应力与摩擦应力之差，即。只有当（）达到材料的剪切强度极限时，材料才沿该斜截面发生剪断。因此，铸铁试样压缩时的破坏面并不发生在剪应力最大的截面上，而发生在大致为的斜截面上。(8分)11答案， (10分)12答案（a）杆、都是轴向拉伸（或压缩）；（c）杆、都是轴向拉伸（或压轴）；(d)若皮带厚度很小，可认为是轴向拉伸。(8分)13答案材料力学中的内力有下列几个特征： 1固体之所以能保持一定的形状，其内部各质点之间就具有相互平衡的初始内力。材料力学中所说的内力是指由外力作用引起物体变形而产生的附加内力，简称为内力。 2内力是定义在某一截面上的。对于内力，必须说明是哪一截面上的内力。等效于截面两侧部分物体间的相互作用。 3内力是指某一截面上分布内力系的合成。而且，通常是指该合成沿坐标的合成，而且，通常是指该合成沿坐标轴的分量。 4内力是矢量，而内力分量是标量。内力分量的正负号与其变形趋势相联系。如轴向拉压杆横截面上的内力轴力N，规定引起拉伸变形的拉力为正，产生压缩变形的压力为负。(18分)14答案解 图(a)：一、求支座反力由杆（图2）的平衡条件 二、求各截面轴力应用截面法截面1-1由左段（图3）的平衡条件 （拉）截面2-2 由左段（图4）的平衡条件 （拉）截面3-3 由右段（图5）的平衡条件 （压）三、作轴力图显然，在AB、BC及CD各段内，各横截面上的轴力分别等于、及，故可作杆的轴力图如图（6）所示。注意，在求杆件的轴力时，一般应先计算杆件的未知外力（包括支座反力）。在本题中，若始终取截面