工程力學(xué)大作業(yè)

1、大作業(yè)（一）一、填空題1、桿件變形的基本形式有（軸向拉伸和壓縮） 、（剪切）、（扭轉(zhuǎn)）和（彎曲）2、材料力學(xué)所研究的問(wèn)題是構(gòu)件的（強(qiáng)度） 、（剛度）和（穩(wěn)定性） 。3、脆性材料的抗壓能力遠(yuǎn)比抗拉能力（強(qiáng)） 。4、同一種材料，在彈性變形范圍內(nèi)，橫向應(yīng)變 / 和縱向應(yīng)變之間有如下 關(guān)系：（ = - ）5、（彈性模量 E）是反映材料抵抗彈性變形能力的指標(biāo)。6、（屈服點(diǎn) s）和（抗拉強(qiáng)度 b）是反映材料強(qiáng)度的兩個(gè)指標(biāo)7、（伸長(zhǎng)率 ）和（斷面收縮率 ）是反映材料塑性的指標(biāo)，一般把（ >5%） 的材料稱為塑性材料，把（ <5%）的材料稱為脆性材料。8、應(yīng)力集中的程度可以用（應(yīng)力集中因數(shù) K）來(lái)

2、衡量9、（脆性材料）對(duì)應(yīng)力集中十分敏感，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮應(yīng)力集中的影響10、擠壓面是外力的作用面，與外力（垂直） ，擠壓面為半圓弧面時(shí)，可將 構(gòu)件的直徑截面視為（擠壓面）11、如圖所示，鉚接頭的連接板厚度 t=d ，則鉚釘剪應(yīng)力 =2Pd2） ，擠壓應(yīng)力 bs=（bs2td二、選擇題1、構(gòu)成構(gòu)件的材料是可變形固體，材料力學(xué)中對(duì)可變形固體的基本假設(shè)不 包括（ C ）A、均勻連續(xù)性 B 、各向同性假設(shè) C、平面假設(shè) D、小變形假設(shè)2、下列力學(xué)性能指標(biāo)中， （B）是強(qiáng)度指標(biāo)A、彈性模量 E B 、屈服強(qiáng)度 s C、伸長(zhǎng)率 D、許用應(yīng)力3、下列力學(xué)性能指標(biāo)中， （C）是反映塑性的指標(biāo)A、比例極限 p B

3、 、抗拉強(qiáng)度 b C、斷面收縮率 D 、安全系數(shù) n）不屬于軸向拉伸或軸向壓縮4、下列構(gòu)件中，（ CB、C、D、5、強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，引入安全系數(shù)的原因不包括（ A）A、力學(xué)性能指標(biāo)測(cè)定方法都不是太科學(xué)B、對(duì)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、尺寸和受力等情況都作了一定程度的簡(jiǎn)化C、加工工藝對(duì)構(gòu)件強(qiáng)度的影響考慮的不全面D、構(gòu)件需有必要的強(qiáng)度儲(chǔ)備6、一直桿受外力作用如圖所示，此桿各段的軸力圖為（ C）A、B、C、D、7、一直桿受外力作用如圖所示，此桿各段的軸力為（ A）A、+6（拉力），- 4 （壓力），4（拉力）B、-6（壓力），- 4 （壓力），4（拉力）C、+6（拉力），+ 4 （拉力），4（拉力）D、-6（壓力），+

4、 4 （拉力），4（拉力）8、圖所示為兩端固定的桿。在 C、D兩端處有一對(duì)力 P 作用，桿的橫截面面C、FA=F/3 F B=2P/3 D 、FA=2F/3 F B=F/39、一鋼制階梯桿如圖所示，已知軸向外力P1=5KN， P2=2KN，各段桿長(zhǎng)為l 1=15mm，l 2=l 3=12mm，橫截面面積 A1=A2=6mm2，A3=3mm2，鋼的彈性模量 E=200Gpa， 各段桿的線應(yīng)變分別為 1、 2 、 3，下列選項(xiàng)正確的是（ B）A、| 1|>| 2|>| 3| B 、| 3|>| 1|>| 2 |C、 | 2 |>| 3 |>| 1| D 、| 2

5、 |>| 1 |>| 3|11、在研究材料的力學(xué)性能時(shí)，出現(xiàn)過(guò)，下列 （ C ） 說(shuō)法是正確的 ? A、是塑性材料的屈服強(qiáng)度B、是脆性材料的屈服強(qiáng)度C、是指試件在卸載后產(chǎn)生數(shù)值為的塑性應(yīng)變時(shí)的應(yīng)力值D、是指試件在加載后產(chǎn)生數(shù)值為的應(yīng)變時(shí)的應(yīng)力值12、對(duì)于脆性材料，下列說(shuō)法（ C ）是錯(cuò)誤的 ? A、試件在受拉過(guò)程中，不出現(xiàn)屈服和頸縮現(xiàn)象。B、壓縮強(qiáng)度極限比拉伸強(qiáng)度極限高出許多C、抗沖擊性能好D、脆性材料拉伸斷裂前的變形很少13、齒輪與軸由平鍵 （b×h×L=20 ×12 × 100）連接，它傳遞的扭矩 m=2KNm， 軸的直徑 d=70mm，

6、鍵的許用切應(yīng)力為 = 60MP a ，許用擠壓應(yīng)力為 bs = 100M Pa，則鍵的（ B）。A、剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度都不足 B 、剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度都足夠 C、剪切強(qiáng)度不足D 、擠壓強(qiáng)度不足三、計(jì)算題1、一直桿受外力作用如圖所示，求此桿各段的軸力，并作軸力圖解：（1）AB段：用截面 1-1 假想將桿 截開，取左段研究，設(shè)截面上的軸力為 正方向，受力如圖所示。列平衡方程式：Fx 0 FN1 6 0FN1 6 （拉力）（2）BC段，取 2-2 截面左段研究， FN2設(shè)為正向，受力如圖所示，列平衡 方程式：Fx 0 FN 2 10 6 0FN24 （壓力）；（3）CD段，取 3-3 截面右段研究，

7、FN3設(shè)為正，受力如圖所示，列平衡方 程式：Fx 0 4 FN3 0FN3 4 （拉力）（4）畫軸力圖2、如圖所示空心圓截面桿， 外徑 D=20m，m內(nèi)徑 d=15mm，承受軸向載荷 F=20kN， 材料的屈服應(yīng)力 s=235MPa，安全因數(shù) n=，試問(wèn)該桿的強(qiáng)度解：桿件橫截面上的正壓力4F 4 20 10382 2 2 2 1.455 108Pa 145.5MPa （D2 d 2）（0.022 0.152）材料的許用應(yīng)力s235156MPans1.5桿件能夠安全工作3、如圖所示吊環(huán)，由圓截面斜桿 AB， AC 與橫梁 BC 所組成。 已知 吊環(huán) 的最大吊重 F=500kN， 斜桿 用鍛鋼 制

8、成，其許用 應(yīng)力 =120MPa，斜桿與拉桿軸線的夾角 =20°， 試確定斜桿的直徑。解：（1）斜桿軸力分析節(jié)點(diǎn) A 的受力如圖，設(shè)軸力 FN，則有平衡 方程Fy 0 F 2FN cos 0FNF2 cos3500 1032cos 202.66 105 N2）截面設(shè)計(jì)FNd245.31 10 2 m4FN4 2.66 105 120 106取斜桿的截面直徑 d 53.0mm4、如圖所示桁架，由桿 1 與桿 2 組成， 在節(jié)點(diǎn) B承受載荷 F 作用。試計(jì)算載荷 F 的最 大允許值即所謂許用載荷。已知桿 1與桿 2的 橫面積 A=100mm2，許用拉應(yīng)力為 t=200MPa， 許用壓應(yīng)力

9、 c=150MPa.解：（1）軸力分析設(shè)桿1和桿2軸向受拉，桿 1與2的軸力分別為 FN1和FN2，節(jié)點(diǎn) B的受力圖 如圖所示。列節(jié)點(diǎn) B 的平衡方程得Fy 0 FN1 sin45 F 0 FN12F （拉）Fx 0FN2 FN1 cos45 0 FN2F（壓）2）計(jì)算許用載荷桿 1 的強(qiáng)度條件2FAA 100 10 6 200 1061.414 104 N桿 2 的強(qiáng)度條件 F c6 6 4F A 100 10 6 150 106 1.5 104N可見(jiàn)，桁架所能承受的最大載荷即許用載荷為 F 14.14kN5、如圖所示結(jié)構(gòu)中，梁 AB可視為剛體，其彎曲變形可忽略不計(jì)，桿 1 為鋼 質(zhì)圓桿，直

10、徑 d1=20mm，其彈性模量 E1=200Gpa，桿 2 為銅桿，其直徑 d2=25mm， 彈性模量 E2=100Gpa，不計(jì)剛梁 AB的自重，試求：（1）載荷 P 加在何處，才能使剛梁 AB受力后保持水平？（2）若此時(shí) P=30KN，求兩桿內(nèi)橫截面上的正應(yīng)力？解：（1）、選取剛梁 AB為研究對(duì)象，畫出其受力圖Fy=0：NA-P+NB=0。 .(1) mA(F)=0 ： -P X+NB×2=0 (2)變形諧調(diào)條件為： l 1= l 2。即：（虎克定律）解得： NA= （3）由（ 1）和（ 2）得： x=2NB/ （ NA+NB）。由（ 3）代入上式得： x=1.08m。（2）、由（

11、 2）式得： NB=PX/2=30×2=。NA=P - N B=。2 1=NA/A 1=×4/ ×2=。2 2=NB/A 2=× 4/ × 2=33Mpa。6、齒輪與軸由平鍵 （b×h×L=20 ×12 ×100）連接，它傳遞的扭矩 m=2KNm， 軸的直徑 d=70mm，鍵的許用切應(yīng)力為 = 60MP a ，許用擠壓應(yīng)力為 bs = 100M Pa，試校核鍵的強(qiáng)度。220.0757kN解：（1）鍵的受力分析如圖 , P?d2 m P 2dm（2） 切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力的強(qiáng)度校核Fs P剪切面 A bL ,擠

12、壓面 Abs Lh 2bsFsAPbL57 10320 10028.6MPaAbsPLh257 103100 695.3MPabs綜上，鍵滿足強(qiáng)度要求。7、一鉚接頭如圖所示，受力F=110kN，已知鋼板厚度為 t =1cm，寬度b=8.5cm ，許用應(yīng)力為 = 160M Pa ；鉚釘?shù)闹睆?d=1.6cm，許用切應(yīng)力為 = 140M Pa ，許用擠壓應(yīng)力為 bs= 320M Pa，試校核鉚接頭的強(qiáng)度。 （假 定每個(gè)鉚釘受力相等。 ） 解：（1）取下面鋼板為研究對(duì)象，受力分析如圖 每個(gè)孔受銷軸的約束反力為 F P F42）銷軸的剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度計(jì)算每個(gè)銷軸的剪切力為： Fs P F4剪切面面積： A d 4136.8MPaFsF 4 110107Ad2 43.14 1.62 10每個(gè)銷軸的擠壓力為： P F4擠壓面面積： Abs td則 bsAPbs4Ftd4 11101.6107 171.9MPabs3）鋼板的拉伸強(qiáng)度計(jì)算截面 11