材料工程基础习题

1、填空与问答题:强度失效：构件在外力作用下发生不可恢复的塑性变形 或断裂刚度失效：构件在外力作用下产生过量的弹性变形稳定失效：构件在外力作用下其平衡形式发生突然改变工程力学的任务：提出保证构件具有足够强度、刚度和稳定性的设计准则和方法。静力学的任务：研究物体的 受力和平衡的规律。材料力学的任务：研究物体在外力作用下的内力、变形和失效的规律。静力学一一研究作用于物体上的力及其平衡的一般规律。平衡一一是指物体相对于惯性参考系处于静止或匀速直线运动 状态。工程上一般把惯性系固结在地球上，研究物体相对于地球的平衡问题。力的三要素：力的大小、力的方向、力的作用点刚体：是指在力的作用下，其内部任意两点之间的

2、距离始终保持不变。合力矩定理：合力对平面内任一点的矩，等于所有分力对该点的矩的代数和。由大小相等、方向相反且不共线 的两个平行力组成的力系，称为力偶力偶的特点：力偶不能合成为一个合力，也不能用一个力来平衡， 力偶只能有力偶来平衡。力偶中两个力在任一坐标轴上的投影的代数和恒为零。力偶对其作用面内任一点的力矩的代数和恒等于力偶矩。即：力偶对物体转动效应与矩心无关。作用在刚体上的两个力， 使刚体保持平衡的必要和充分条件是这两个力的大小相等，方向相反，且在同一直线上。力的可传性原理：作用于刚体上某点的力， 可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。三力平衡汇交定理：作用在刚体上三

3、个相互平衡的力，若其中两个力作用线汇交于一点, 则此三个力必在同一平面内，且第三个力的作用线通过汇交点。约束：对非自由体某些方向运动 （或运动趋势）起限制或阻碍作用的周围物体为非自由体的 约束。约束力特点：方向：总是与约束所能阻碍的运动方向相反；?作用点：一般在约束与被约束物体的接触点；?大小：由平衡条件来确定。材料拉伸时的力学性能分为明显的四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、强化阶段剪切受力特点：作用在构件两侧面上的外力合力大小相等、方向相反且作用线很近。剪切变形特点：位于两力之间的截面发生相对错动。?作图与计算题：1、如图，P=10kN。两杆自重不计。求两杆的受力。? 解:A(2) 画

4、受力图；(3) 画力多边形*选取比例尺；I销钉B(4)确定未知力的大小：可量取长度，用比例尺换算菠也可 利用三角关系求得F& = Psin3ft = 5kN FBC = FcosSff = KGGkN确宦未知力方向：力塞边形中各力的方向为实际方向.与受力團一致。 (5)答案：山作用反作用公理*受拉力气机V； BC受压力屯a j2刚架如图所示，受水平力作用，P=20kN，不计刚架自重，求A、D处的约束反力(1)研究討象：刚架sina: =2(2)受力如图：(S)建直坐标系：&三 = 0(4)列平衡方稈，-工巧=0(5)M得，-22.4kN 耳为负表明其方向与图示相反Fd= 10kN心为正，表明其

5、方向与图示相同。3、已知如图，不计杆和滑轮重力及滑轮大小。求二杆的受力解D60BAB(1)(2)(3)(4)BycB研究好象：受力如图：建立坐标系：斑F列平衡方程.7cos30 +FeL Jsin30 =0滑轮和销轴D滑轮大小不计，可为点B-(5)解得,FrL 0S66P 忌九为如 表明其方向与图相反，与图相反，AB受压。 斥空为正，表明其方向与图相同，Fbc= 1.366Pg与图相同，bc受氐 M4、用多轴钻床在水平工件上钻孔时，每个钻头对工件施加一压力和一力偶，如 图所示。已知三个力偶矩分别为：mi = m2 = 10Nm , m3 = 20Nm。固定螺钉A、B的间距为1= 200mm。求

6、两个螺钉所受的水平力。fOm2解:B% 什必组成力偶与其它三个力偶平衡。由力偶系的平衡条件;工* = 0 巧灯-码-佗-=0解得=笛=200N从而 W 200Nq的最大值为5、水平梁AB长为I为1m,受三角形分布载荷的作用，分布载荷100(N/m),试求合力的大小及作用线的位置。q (N/m)解：合力的方向向下。求合力的大小z建立坐标系Ao-在任意截面工处取微段亦#其上合力躅二皿“ 分布力合力耳=仏血=工尬q ( N/m )y+方向向下-即:求合力的作用线（利用合力拒定理）c=tz6水平梁长为4m,重P=10kN，作用在梁的中点C。承受均布载荷q=6kN/m ,力偶矩M = 8kNm。试求A、

7、B处的约束力解:研究对象：-6x2 -10 +FBsinA = 0解方程得:x4 +6x2x3+10x2 - 8 = 0坊=144俪7、塔式起重机如图。机架重力 W,吊起的最大重物重力P,欲使起重机在满载和空载时都不致翻倒，求平衡配重的重量 Q解：(1)当满载时，受力如图-为使起重机不绕点B翻倒，必须Fa0b 工叫(F/ = 0 Q(ab)+Wa- Pl- a)- FA-2a = (S 巴二右町十叭iP(f 町厶(%F&0oantaxa00（2）当空载时受力如图n为使起重机不绕点A翻倒，懂须8、物体重为P,放在倾角为:-（足够大）的斜面上，它与斜面间的摩擦因数为fs。当物体处于平衡时，试求水平

8、力 Fi的大小。解：力Fi太大，物块将上滑；力Fi太小，物块将下滑。因此，Fi的数值必在一范围内门）求力的最大值列平衡方程二F. cos a P sin at F1 mmm 应F-Pcosa-Fsmasin ar+_fs cos a补充方程 Fg fsN 叽 COSa-fssuia2%(F)=QQ(b-a) 旳 + Fb -la = 0Fs=Wa-Q(b-a)有向上滑动巒因此，起重机不翻倒的条件a+bbaC ( + *) +Wh-P(/-a )1 0 P(J_ 町_% 2aLa-i-b求力的最小值刀聞r巧列平衡方程y二 0有向下滑动趋势NaFz2-P 血昭-Peay a- E suia + F

9、r . = 0kmmjv补充方程；综上可知:血pFN1yAxFFN2荷F0352x1062maABv a15、AC为50 50 5的等边角钢，AB为10号槽钢，o=120MPa。确定许可载根据强度条件-jI 和- 22.6xl0_3m = 22.6min6aj V6x40xl06解；油缸盖受到的力S4每个螺栓承受轴力为总压力的1/6 即螺栓的轴力为%三=2珀624牛0 得A召即rj424 cr解：计算轴力（设斜杆为1杆，水平杆 为2杆用截面法取节点A为研究对象为氏=0 F腕coscz + F却幺=。为巧=0 Fmsina-F = 0Fm = F/sm a = IF -F陋 cosz 二f3F2

10、、根据斜杆的强度，求许可载荷查表得斜杆川御J面积为州二2X4 8cm21x120x10x2x4.8x10-= 57.6xl(yN = 57.6kN3. 根据水平杆的强度，求许可载荷查表得水平杆力砌面积为V2 x 12. 74cm2F恥二-爲 COS6Z =-羽Frlixl20xltfx2xlZ74xl0-= 1767xlO3N = 176.71N4. 许可载荷176,7kN_=57.6kNF=10kN。2216、AB 长 2m,面积为 200mm。AC 面积为 250mm。E=200GPa。试求杆的伸长或缩短长度1m1y解：K计算轴力竹（设斜杆为1杆，水 平杆为2杆）取节点A为研究对象工耳=0 cw+环=0V=0 sin-F = 0Fm =F/sin= 2F = 20kNF豳=F陋 costz = -畐F = -17.32kN20X103 冥 22、根据胡克定律计算杆的变形。斜杆伸长水平杆缩短AA = 陽彳 =打 2 7- = lxlO3 m = limn耳200x1(/x 200xlO-6= 1 打2严 I. = 06xl0，ni = 06mn 200xl09 x 250x107、已知