工程力学(静力学与材料力学)习题及答案 - 设计准则

1、114工程力学(静力学与材料力学)习题第12章失效分析与设计准则121对于建立材料在一般应力状态下的失效判据与设计准则，试选择如下合适的论述。逐一进行试验，确定极限应力；无需进行试验，只需关于失效原因的假说；需要进行某些试验，无需关于失效原因的假说；假设失效的共同原因，根据简单试验结果。正确答案是。122对于图示的应力状态(bb)若为脆性材料，试分析失xy效可能发生在：平行于x轴的平面；平行于z轴的平面；平行于Oyz坐标面的平面；平行于Oxy坐标面的平面。正确答案是。6习题12-2、12-3图123对于图示的应力状态，若b=a，且为韧性材料，试根yx据最大切应力准则，失效可能发生在：平行于y轴

2、、其法线与x轴的夹角为45的平面，或平行于x轴、其法线与y轴的夹角为45的平面内；仅为平行于y轴、法线与z轴的夹角为45的平面；仅为平行于z轴、其法线与x轴的夹角为45的平面；仅为平行于x轴、其法线与y轴的夹角为45的平面。正确答案是。124铸铁处于图示应力状态下，试分析最容易失效的是：(A)仅图c；rr(b)11rrU)a-fci(B)图a和图b；习题12-4、12-5图(C)图a、b和图c；(D)图a、b、c和图do正确答案是125低碳钢处于图示应力状态下，若根据最大切应力准则，试分析最容易失效的是：仅图d；仅图c；图c和图d；图a、b和图do正确答案是。126韧性材料所处应力状态如图所示

3、，根据最大切应力准则，试分析二者同时失效的条件是bt，t=2b/3bt，t=4b/3b=t；127承受内压的两端封闭的圆柱状薄壁容器由韧性材料制成。试分析因压力过大表面出现裂纹时，裂纹的可能方向是：沿圆柱纵向；沿与圆柱纵向成45角的方向；沿与圆柱纵向成30角的方向；沿环向。习题12-7图128承受内压的两端封闭的圆柱状薄壁容器，由脆性材料制成。试分析因压力过大表面出现裂纹时，裂纹的可能方向是：沿圆柱纵向；沿与圆柱纵向成45角的方向；沿圆柱环向；沿与圆柱纵向成30角的方向。正确答案是。129当韧性材料和脆性材料制成的两个两端封闭的圆柱形薄壁容器因内压发生失效时，试分析断口特征是：二者断口均沿着纵

4、截面；二者断口均沿着横截面；(C)韧性材料容器断口平面平行于轴线并与圆周切线方向成45角；脆性材料容器断口平面沿纵截面；(D)脆性材料容器断口平面平行于轴线并与圆周切线方向成45角；韧性材料容器断口沿纵截面。正确答案是。1210有人说，杆件受拉伸时有bQ的设计准则，现在又讲“对于韧性材料，应用最大切应力准则或形状改变比能准则”。试问二者是否矛盾？从这里可以得到什么结论？1211对于纯切应力状态，若将设计准则写成T52MPa HYPERLINK l bookmark20 1b-3212400b52b=56.7MPa HYPERLINK l bookmark23 00.9191235应力状态分别如

5、图所示。试：应用最大切应力准则确定计算应力br3习题12-35图1236对于习题1234和1235中的两种应力状态，若二者的b、t数值分别相等，且Ib|t|。试：应用形状改变比能准则，判断何者较易发生屈服，并写出它们的设计准则。1237薄壁圆柱形锅炉容器的平均直径为1250mm，最大内压强为23个大气压（1个大气压0.1MPa），在高温下工作时材料的屈服应力b=182.5MPa。若规定安全因数为1.8,试按最大切应力准则设计容器的壁s厚。1238平均直径D=1.8m、壁厚8=14mm的圆柱形容器，承受内压作用。若已知容器为钢制，其屈服应力b=400MPa，要求安全因数ns=6.0。试用最大切应

6、力准则确定此容器所能承受的最大内压力。ss2用形状改变比能准则。1239平均直径D=1.8m、壁厚8=14mm的圆柱形容器，承受内压作用。若已知容器为钢制，其屈服应力b=400MPa，要求安全因数ns=6.0。试用形状改变比能准则确定此容器所能承受的最大内压力。ss习题12-40图1141141241图示结构中，所有梁的材料、弯曲刚度、梁长等均完全相同；所有杆AB的长度、拉压刚度等亦完全相等。在图示四种加载条件下杆AB的稳定工作安全因数nw(a)、nw(b)、nw(c)、nw(d)之间的关系有如下结论，试判断哪一结论是正确的。TOC o 1-5 h zn(a)=n(b)=n(c)=n(d)；w

7、wwwn(a)工n(b)工n(c)工n(d)；wwwwn(a)=n(b)n(c)n(d)；wwwwn(a)=n(b)n(c)n(d)。wwww正确答案是。习题12-41图1242根据压杆稳定设计准则，压杆的许可载荷F=%A。当横截面面积A增加一倍时，试问FPPnstst将按下列四种规律中的哪一种变化？增加一倍；增加两倍；增加1/2倍；FP随着A的增加呈非线性变化。正确答案是。1243图示压杆两端为球铰约束，截面如图所示，为200mmX125mmX18mm的不等边角钢。杆长l=5m，材料为Q235钢，其弹性模量E=205GPa。试求压杆的临界载荷。习题12-43图1244图示托架中杆AB的直径d

8、=40mm，长度l=800mm，两端可视为球铰链约束，材料为Q235钢，试：求托架的临界载荷F卩。习题12-4412-46图1245图示托架中杆AB的直径d=40mm，长度l=800mm，两端可视为球铰链约束，材料为Q235钢，若已知工作载荷FP=70kN，并要求杆AB的稳定安全因数nst=2.0，校核托架是否安全。1246图示托架中杆AB的直径d=40mm，长度l=800mm，两端可视为球铰链约束，材料为Q235钢，若横梁为No.18热轧工字钢，Q=160MPa，试问托架所能承受的最大载荷有没有变化？1247关于钢制细长压杆承受轴向压力达到分叉载荷之后，还能不能继续承载有如下四种答案，试判断

9、哪一种是正确的。不能。因为载荷达到临界值时屈曲位移将无限制地增加；能。因为压杆一直到折断时为止都有承载能力；能。只要横截面上的最大正应力不超过比例极限；不能。因为超过分叉载荷后，变形不再是弹性的。1248图示a、b、c、d四桁架的几何尺寸、圆杆的横截面直径、材料、加力点及加力方向均相同。关于四桁架所能承受的最大外力Fpmax有如下四种结论，试判断哪一种是正确的。(A)FPmax(a)=FPmax(c)FPmax(b)=FPmax(d)；(B)FPmax(a)=FPmax(c)=FPmax(b)=FPmax(d)；(C)FPmax(a)=FPmax(d)FPmax(b)=FPmax(c)；(D)

10、FPmax(a)=FPmax(b)2.0；0.7卩2.0；卩0.5；0.5卩b(b)，bcr(a)=bcr(b)；b(a)=c(b)，bcr(a)bcr(b)；(C)b(a)b(b)，bcr(a)bcr(b)；(D)b(a)b(b)，bcr(a)=bcr(b)o1252提高钢制大长细比压杆承载能力有如下方法。试判断哪一种是最正确的。减小杆长，减小长度系数，使压杆沿横截面两形心主轴方向的长细比相等；增加横截面面积，减小杆长；(C)增加惯性矩，减小杆长；(D)米用咼强度钢。1253根据压杆稳定性设计准则，压杆的许可载荷(F=Po当横截面面积A增加一倍时，试分st析压杆的许可载荷将按下列四种规律中的

11、哪一种变化？增加1倍；增加2倍；增加1/2倍；压杆的许可载荷随着A的增加呈非线性变化。12-54图示结构中BC为圆截面杆，其直径D=80mm，AC为边长A=70mm的正方形截面杆，已知该结构的结束情况为A端固定，B、C为球铰。两杆材料相同为Q235钢，弹性模量E=210GPa，bp=195MPa，习题12-54图114114a=235MPa。它们可以各自独立发生弯曲互不影响。若该结构的稳定安全因数n=2.5，试求所承受的最sst大安全压力。1255图示正方形桁架结构，由五根圆截面钢杆组成，连接处均为铰链，各杆直径均为d=40mm,a=1m。材料均为Q235钢，E=200GPa，nst=1.8。

12、试；l.求结构的许可载荷；2若Fp力的方向与1中相反，问：许可载荷是否改变，若有改变应为多少？BD习题1255图FP12-56图示结构中AC与CD杆均用3号钢制成，C、D两处均为球铰。已知d=20mm，b=100mm，习题1256图h=180mm；E=200GPa，a$=240MPa，%=400Mpa;强度安全因数n=2.0，稳定安全因数nst=3.0o试确定该结构的最大许可载荷。习题12-57图rdrDh12-57图示两端固定的钢管在温度t1=20C时安装，此时杆不受力。已知杆长l=6m，钢管内直径d=60mm，外直径D=70mm，材料为Q235钢，E=206GPa。试问：当温度升高到多少度时，杆将失稳（材料的线膨胀系数a=12.5x10-/00。1258上端铰支，下端固定，长1=5.5m的压杆，由两根10号槽钢焊接而成槽钢截面对形心主惯轴Z的惯性矩1=198.3cm4,对图11.2中的y轴的惯性矩1y=162.7cm4,截面面积A=12.74cm2,已知杆材料的E=zy200Gpa,Gp=200MPa，许用应力LL170MPa，稳定安全系数nst=3.0.试求压杆的许用载荷。(a)(b)(c)习题1258图l1m。各杆的弹性模量b1.12MPa，许用应力1259图示桁架由5根圆截面