《建筑力學(xué)》形考作業(yè)一參考答案

《建筑力學(xué)》形考作業(yè)一參考答案正確的答案是“對”。7．力偶的大小等于力的大小乘以力臂的長度。對錯正確的答案是“對”。8．一個力偶可以用一個力和一個力臂來代替。對錯正確的答案是“錯”。9．平面力偶系的合力為零。對錯正確的答案是“對”。10．在平衡狀態(tài)下，物體的重力和支持力一定相等。對錯正確的答案是“對”。一、單項選擇題（每小題2分，共20分）1.下列哪種約束反力中含有力偶的約束？A.可動鉸支座B.固定鉸支座C.光滑接觸面D.固定支座正確答案是：固定支座。2.下列哪種支座只限制物體沿任何方向移動，不限制物體轉(zhuǎn)動？A.固定鉸支座B.光滑接觸面C.固定支座D.可動鉸支座正確答案是：固定鉸支座。3.若剛體在三個力作用下處于平衡，則此三個力的作用線必須：A.在同一平面內(nèi)，且匯交于一點B.不在同一平面內(nèi)，且互相平行C.不在同一平面內(nèi)，且匯交于一點D.在同一平面內(nèi)，且互相平行正確答案是：在同一平面內(nèi)，且匯交于一點。4.力偶可以在它的作用平面內(nèi)進行任意移動和轉(zhuǎn)動，而不改變它對物體的作用。A.對B.錯正確答案是：對。5.平面一般力系可以分解為：A.一個平面匯交力系和一個平面力偶系B.一個平面匯交力系C.無法分解D.一個平面力偶系正確答案是：一個平面匯交力系和一個平面力偶系。6.平面匯交力系的合成結(jié)果是：A.一個合力B.一個力偶和一個合力C.一個合力偶D.不能確定正確答案是：一個合力。7.平面力偶系的合成結(jié)果是：A.主矢B.一個合力偶C.一個合力D.一個力偶和一個合力正確答案是：一個合力偶。8.平面一般力系有多少個獨立的平衡方程，可用來求解未知量？A.1B.2C.3D.4正確答案是：3。9.由兩個物體組成的物體系統(tǒng)，共具有多少個獨立的平衡方程？A.3B.5C.4D.6正確答案是：6。10.力的可傳性原理只適用于哪種物體？A.固體B.彈性體C.剛體D.任何物體正確答案是：剛體。二、判斷題（每小題2分，共20分）1.若兩個力大小相等，則這兩個力等效。A.對B.錯正確答案是：錯。2.在任意一個已知力系中加上或減去一個平衡力系，會改變原力系對變形體的作用效果。A.對B.錯正確答案是：錯。3.作用力與反作用力公理只適用于剛體。A.對B.錯正確答案是：錯。4.合力的數(shù)值一定比分力數(shù)值大。A.對B.錯正確答案是：錯。5.力沿坐標軸方向上的分力是矢量，力在坐標軸上的投影是代數(shù)量。A.對B.錯正確答案是：對。6.力的三要素是大小、方向、作用點。A.對B.錯正確答案是：對。7.力偶的大小等于力的大小乘以力臂的長度。A.對B.錯正確答案是：對。8.一個力偶可以用一個力和一個力臂來代替。A.對B.錯正確答案是：錯。9.平面力偶系的合力為零。A.對B.錯正確答案是：對。10.在平衡狀態(tài)下，物體的重力和支持力一定相等。A.對B.錯正確答案是：對。．（3.2）A支座的豎直方向支座反力FAy=（）（2分）A.8kN（↑）B.8kN（↓）C.4kN（↓）D.4kN（↑）正確答案是：8kN（↓）（3.3）B支座的支座反力FRB=（）（4分）A.4kN（↑）B.4kN（↓）C.8kN（↓）D.8kN（↑）正確答案是：4kN（↑）4．求圖示梁的約束反力。（8分）（4.1）A支座的水平方向支座反力FAx=（）（2分）A.4kN（←）B.4kN（→）C.0D.2kN（←）正確答案是：（4.2）A支座的豎直方向支座反力FAy=（）（2分）A.12kN（↑）B.12kN（↓）C.8kN（↓）D.8kN（↑）正確答案是：12kN（↓）（4.3）B支座的支座反力FRB=（）（4分）A.8kN（↑）B.8kN（↓）C.4kN（↑）D.4kN（↓）正確答案是：8kN（↑）B.抗彎剛度C.抗剪剛度D.抗扭剛度正確答案是：抗拉剛度4．在靜力學(xué)中，桿件的內(nèi)力是指（）。A.桿件截面上的剪力和彎矩B.桿件截面上的軸力和剪力C.桿件截面上的軸力和彎矩D.桿件截面上的剪力、彎矩和軸力正確答案是：桿件截面上的剪力、彎矩和軸力5．在靜力學(xué)中，桿件的外力是指（）。A.桿件自重B.桿件上的荷載C.桿件的慣性力D.桿件的阻力正確答案是：桿件上的荷載6．在桿件內(nèi)力圖中，當剪力為零時，彎矩是否一定為零？A.是B.否正確答案是：否7．在懸臂梁上，最大正彎矩出現(xiàn)在（）。A.支座處B.跨中C.懸臂端D.懸臂中間正確答案是：懸臂端8．在受彎構(gòu)件中，最大正應(yīng)力出現(xiàn)在（）。A.截面最靠近中性軸的位置B.截面最靠近彎矩作用點的位置C.截面最靠近邊緣的位置D.截面最靠近支座的位置正確答案是：截面最靠近邊緣的位置9．桿件內(nèi)力的正負號規(guī)定是（）。A.按拉伸為正，壓縮為負B.按壓縮為正，拉伸為負C.按彎矩方向規(guī)定D.按剪力方向規(guī)定正確答案是：按拉伸為正，壓縮為負10．在桿件內(nèi)力圖中，當剪力和彎矩均為零時，軸力是否一定為零？A.是B.否正確答案是：是二、計算題（每小題10分，共50分）1．如圖，已知AB桿件的截面面積為400mm2，CD桿件的截面面積為200mm2，兩桿件的材料均為相同的鋼，楊氏模量為200GPa，受力情況如圖所示。求AB桿件的伸長量和CD桿件的縮短量。解：由于兩桿件的材料相同，所以楊氏模量相同，即E1=E2=200GPa。AB桿件的伸長量ΔL1=FL1/EA1=(20kN×2m)/(200GPa×400mm2)=0.0025m=2.5mmCD桿件的縮短量ΔL2=FL2/EA2=(20kN×2m)/(200GPa×200mm2)=0.005m=5mm2．如圖，已知懸臂梁的跨度為6m，梁的截面形狀、尺寸和材料均勻，楊氏模量為200GPa，受力情況如圖所示。求梁的最大正彎矩和最大剪力。解：由于梁的截面形狀、尺寸和材料均勻，所以梁上任意一點的剪力和彎矩均可用梁的受力情況確定。在距離支座A處x處，梁的受力情況如下：剪力V(x)=20kN彎矩M(x)=20kN×x-10kN×(x-2)^2當x=2m時，M(x)取得最大值，即最大正彎矩Mmax=16kNm最大剪力Vmax=20kN3．如圖，已知梁的跨度為4m，梁的截面形狀、尺寸和材料均勻，楊氏模量為200GPa，受力情況如圖所示。求A、B、C三點的約束反力和彎矩。解：由于梁的截面形狀、尺寸和材料均勻，所以梁上任意一點的剪力和彎矩均可用梁的受力情況確定。根據(jù)平衡條件，可得：水平方向：RA=0，RB=0，RC=0豎直方向：RA+RB+RC=20kN彎矩方程：MA=0，MB=20kN×2m=40kNm，MC=20kN×4m=80kNm因此，A、B、C三點的約束反力分別為：RA=0，RB=10kN，RC=10kNA點的彎矩MA=0，B點的彎矩MB=40kNm，C點的彎矩MC=80kNm（見下圖）2．梁的截面形狀如圖所示，已知梁的長度L=3m，截面寬度b=0.1m，高度h=0.2m，材料為鋼，彈性模量E=200GPa，計算在梁中心處的最大正應(yīng)力。（10分）根據(jù)梁的理論，最大正應(yīng)力出現(xiàn)在梁中心處，其大小為：σmax=(M*y)/I其中，M為梁在中心處的彎矩，y為截面中心離中性軸的距離，I為截面對中性軸的慣性矩。由于梁受到均布載荷q，所以在中心處的彎矩為：M=q*L^2/8=0.375kN*m截面對中性軸的慣性矩為：I=bh^3/12=0.001m^4截面中心離中性軸的距離為：y=h/2=0.1m代入公式得：σmax=(0.375*0.1)/0.001=37.5MPa所以在梁中心處的最大正應(yīng)力為37.5MPa。3．某構(gòu)件的長度為2m，直徑為80mm，材料為銅，彈性模量為110GPa，試計算在受到拉力為60kN時的變形量。（10分）根據(jù)桿件的理論，桿件的變形量為：δ=FL/EA其中，F(xiàn)為受到的拉力，L為桿件長度，E為材料的彈性模量，A為桿件的截面積。桿件的截面積為：A=πd^2/4=5026.55mm^2代入公式得：δ=(60*10^3*2)/(110*10^9*5026.55*10^-6)=0.002m所以在受到拉力為60kN時，該構(gòu)件的變形量為0.002m。4．如圖所示，梁的長度為3m，截面形狀為矩形，寬度為0.1m，高度為0.2m，材料為鋼，彈性模量E=200GPa，已知在梁中心處的最大正應(yīng)力為30MPa，試計算在該位置的最大剪應(yīng)力。（15分）根據(jù)梁的理論，最大剪應(yīng)力出現(xiàn)在梁的中性軸處，其大小為：τmax=VQ/It其中，V為梁在中心處的剪力，Q為截面慣性矩與截面中心離中性軸的距離的乘積，I為截面對中性軸的慣性矩，t為截面厚度。由于梁受到均布載荷q，所以在中心處的剪力為：V=qL/2=0.75kN截面對中性軸的慣性矩為：I=bh^3/12=0.001m^4截面慣性矩與截面中心離中性軸的距離的乘積為：Q=bh^2/6=0.00133m^3根據(jù)最大正應(yīng)力的公式，可得到梁的截面積為：A=σmax/(σb/2)=0.075m^2截面厚度為：t=A/b=0.75m代入公式得：τmax=(0.75*0.00133)/(0.001*0.75)=1.33MPa所以在梁中心處的最大剪應(yīng)力為1.33MPa。2.根據(jù)題意，給定了一根變截面圓鋼桿，已知F1、F2、F3三個力的大小，以及各段桿的橫截面面積，要求作出鋼桿的軸力圖，并求出最大正應(yīng)力。根據(jù)公式，軸力圖可以通過三個力的合力來求得。最大正應(yīng)力可以通過求出鋼桿中各段的應(yīng)力，然后取最大值得到。答案為：（2.1）軸力圖如圖所示，（2.2）最大正應(yīng)力為σmax=125MPa（壓應(yīng)力）。3.根據(jù)題意，給定了一根桿件，已知截面面積和材料的許用應(yīng)力，要求校核該桿件的強度。根據(jù)公式，可求出鋼桿的最大正應(yīng)力，然后與許用應(yīng)力進行比較即可。答案為：（3.1）最大正應(yīng)力為σmax=125MPa（壓應(yīng)力），（3.2）因為最大正應(yīng)力小于許用應(yīng)力，所以桿件滿足強度要求。4.根據(jù)題意，給定了一根懸臂桿AB的受力情況，要求求出其C截面的剪力和彎矩。根據(jù)公式，可以通過力的平衡條件求出剪力，通過彎矩的定義式求出彎矩。答案為：（4.1）C截面的彎矩為18kN?m（上側(cè)受拉），（4.2）C截面的剪力為13kN。5.根據(jù)題意，給定了一根簡支梁受集中荷載作用，要求繪出梁的剪力圖和彎矩圖。根據(jù)公式，可以通過力的平衡條件和彎矩的定義式求出剪力和彎矩。答案為：（5.1）彎矩圖如圖所示，（5.2）剪力圖如圖所示。6.根據(jù)題意，給定了一根梁的受力情況，要求繪出梁的剪力圖和彎矩圖。同樣地，可以通過力的平衡條件和彎矩的定義式求出剪力和彎矩。答案為：（6.1）彎矩圖如圖所示，（6.2）剪力圖如圖所示。7.根據(jù)題意，給定了一根長為l的矩形截面懸臂梁，在自由端處作用一集中力F，已知各項參數(shù)，要求求出C截面上K點的正應(yīng)力。根據(jù)公式，可以求出C截面上K點的彎矩和剪力，然后再根據(jù)材料力學(xué)的相關(guān)知識求出正應(yīng)力。答案為：正應(yīng)力為σ=F*h*y/(2*I)，代入?yún)?shù)計算即可。A.1B.2C.3D.4正確答案是：23．在靜力學(xué)中，力的作用點、大小、方向都確定，則力完全確定。這是（）定律。選擇一項：A.牛頓第一定律B.牛頓第二定律C.牛頓第三定律D.帕斯卡定律正確答案是：牛頓第二定律4．下列哪個是剛體的定義？選擇一項：A.沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，不受外力作用時，形狀和大小不變的物體。B.受到外力作用時，形狀和大小都會發(fā)生變化的物體。C.由無數(shù)個微小顆粒組成的物體。D.受到外力作用時，形狀不變但大小會發(fā)生變化的物體。正確答案是：沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，不受外力作用時，形狀和大小不變的物體。5．下列哪個是剛體的自由度？選擇一項：A.1個B.2個C.3個D.無限個正確答案是：無限個6．下列哪個是受力分析的基本原理？選擇一項：A.牛頓第一定律B.牛頓第二定律C.牛頓第三定律D.平衡條件正確答案是：平衡條件7．下列哪個是剛體平衡的條件？選擇一項：A.力的合力為零B.力的合力矩為零C.力的合力和合力矩都為零D.力的合力和合力矩都不為零正確答案是：力的合力和合力矩都為零8．下列哪個是力矩的定義？選擇一項：A.一對相等大小、方向垂直的力B.一對相等大小、方向平行的力C.一對相等大小、方向不同的力D.一對力和力臂的乘積正確答案是：一對力和力臂的乘積9．下列哪個是力矩的單位？選擇一項：A.NB.N/mC.N·mD.N/m2正確答案是：N·m10．下列哪個是桿件的定義？選擇一項：A.一種受拉、受壓、受彎等力的作用的構(gòu)件。B.一種只受拉力作用的構(gòu)件。C.一種只受壓力作用的構(gòu)件。D.一種只受彎曲力作用的構(gòu)件。正確答案是：一種受拉、受壓、受彎等力的作用的構(gòu)件。二、計算題（每小題10分，共30分）1.一根長度為L、截面積為A的均質(zhì)桿，其密度為ρ。求該桿的重力G。（10分）解答：重力G=ρALg，其中L為桿的長度，A為桿的截面積，ρ為桿的密度，g為重力加速度。代入數(shù)據(jù)得：G=ρALg。2.一根長度為L、截面積為A的均質(zhì)桿，其彈性模量為E。桿的一端固定，另一端受水平拉力F，求桿的伸長量。（10分）解答：桿的伸長量為ΔL=F*L/(AE)，其中F為桿的拉力，L為桿的長度，A為桿的截面積，E為桿的彈性模量。代入數(shù)據(jù)得：ΔL=F*L/(AE)。3.一根長度為L、截面積為A的均質(zhì)桿，其彈性模量為E，受到彎矩M作用，求桿的最大正應(yīng)力σmax。（10分）解答：桿的最大正應(yīng)力為σmax=M*y/I，其中M為桿的彎矩，y為受應(yīng)力點到截面中心的距離，I為截面對中性軸的慣性矩。代入數(shù)據(jù)得：σmax=M*y/I。三、問答題（每小題10分，共20分）1.什么是靜力學(xué)？（10分）解答：靜力學(xué)是研究物體在靜止狀態(tài)下受力情況的學(xué)科。它主要研究物體的平衡條件、受力分析、力矩、桿件的強度等問題。靜力學(xué)是工程學(xué)科中的基礎(chǔ)學(xué)科，對于各種工程問題的分析和解決都具有重要的作用。2.什么是桿件的強度？（10分）解答：桿件的強度是指桿件所能承受的最大應(yīng)力或最大應(yīng)變。在工程設(shè)計中，需要根據(jù)桿件所受的力和工作環(huán)境等因素來確定桿件的強度，以確保桿件在使用過程中不會發(fā)生破壞或失效。常用的桿件強度指標包括極限強度、屈服強度、疲勞強度等。1.連結(jié)兩根桿件的鉸有2個約束。2.一個點在平面內(nèi)的自由度有2個。3.一根桿件在平面內(nèi)的自由度有3個。4.靜定結(jié)構(gòu)的幾何組成特征是體系幾何不變且無多余約束。5.兩剛片用一個鉸和不通過該鉸的一根鏈桿相連組成的體系是無多余約束的幾何不變體系。6.壓桿的臨界平衡是指壓桿可以在微彎狀態(tài)下處于新的平衡。7.受壓桿件在兩端固定支承情況下，其臨界應(yīng)力最大。8.將兩端固定的受壓構(gòu)件改為兩端鉸支，則其臨界力為50kN。9.幾何不變體系是指在荷載作用下，不考慮材料的變形時，體系的形狀和位置都不能變化的體系。10.拆除后不影響體系幾何不變性的約束稱為必要約束，而影響的稱為多余約束。1.兩根桿件的鉸連接有2個約束。2.平面內(nèi)的一個點有2個自由度。3.平面內(nèi)的一根桿件有3個自由度。4.靜定結(jié)構(gòu)的幾何組成特征是體系幾何不變且沒有多余約束。5.兩個剛片用一個鉸和一根鏈桿相連，形成的體系是沒有多余約束的幾何不變體系。6.壓桿在臨界平衡狀態(tài)下可以微彎維持平衡。7.受壓桿件在兩端固定支承情況下，其臨界應(yīng)力最大。8.將兩端固定的受壓構(gòu)件改為兩端鉸支，則其臨界力為50kN。9.幾何不變體系是指在荷載作用下，不考慮材料的變形時，體系的形狀和位置都不能變化的體系。10.必要約束是指拆除后會影響體系幾何不變性的約束，而不會影響的則稱為多余約束。16.在一個幾何不變體系中增加一個二元體，不改變原體系的幾何不變性。這是正確的。17.壓桿上的壓力大于臨界荷載，并不是壓桿穩(wěn)定平衡的前提。這是錯誤的。18.壓桿的長細比λ與壓桿兩端的支承情況有關(guān)，但與桿長無關(guān)。這是錯誤的。19.壓桿的長細比λ越大，其臨界應(yīng)力越小。這是錯誤的。20.歐拉公式是在假定材料處于彈性范圍內(nèi)并服從胡克定律的前提下推導(dǎo)出來的。這是正確的。三、對圖示體系進行幾何組成分析21.圖示體系為無多余約束的幾何不變體系。22.圖示體系為無多余約束的幾何不變體系。23.圖示體系為無多余約束的幾何不變體系。24.圖示體系為有多余約束的幾何不變體系。四、計算題1.1由歐拉公式可求得臨界力為0.37kN。1.2由強度條件可得許用壓力為2.7kN。1.3將臨界力和由強度條件得到的許用壓力比較，可知壓桿會失穩(wěn)破壞。文章無明顯格式錯誤和需要刪除的段落。2.一根長度為2m的細長壓桿，一端固定，另一端自由，截面為矩形，寬度為20mm，高度為45mm，材料的彈性模量為200GPa。（10分）（2.1）根據(jù)歐拉公式，可以求得該壓桿的臨界力為（）（4分）選擇一項：A.1.5kNB.1.414kNC.6.4kND.3.7kN正確答案是：3.7kN（2.2）當截面寬度和高度均為30mm時，保持桿長不變，該壓桿的臨界力為（）（4分）選擇一項：A.8.33kNB.4.7kNC.6.65kND.24.8kN正確答案是：8.33kN（2.3）若截面面積與桿件長度保持不變，截面形狀改為圓形，該壓桿的臨界力為（）（2分）選擇一項：A.11.6kNB.10.05kNC.7.95kND.6.82kN正確答案是：7.95kN《建筑力學(xué)》形考作業(yè)四參考答案一、單項選擇題（每小題2分，共10分）1.在圖乘法中，如果要求某點的豎向位移，則應(yīng)在該點虛設(shè)（）。A.豎向單位力B.任意方向單位力C.水平向單位力D.單位力偶正確答案是：任意方向單位力2.在圖乘法中，如果要求某點的轉(zhuǎn)角，則應(yīng)在該點虛設(shè)（）。A.水平向單位力B.一對反向的單位力矩C.豎向單位力D.單位力矩正確答案是：單位力矩3.在圖乘法中，如果要求某兩點的相對轉(zhuǎn)角，則應(yīng)在該點虛設(shè)（）。A.水平向單位力B.豎向單位力C.單位力矩D.一對反向的單位力矩正確答案是：一對反向的單位力矩4.平面剛架在荷載作用下的位移主要是由（）產(chǎn)生的。A.剪切變形B.軸向變形C.彎曲變形D.扭轉(zhuǎn)變形正確答案是：彎曲變形5.作剛架內(nèi)力圖時規(guī)定，彎矩圖畫在桿件的（）。A.受拉一側(cè)B.左邊一側(cè)C.受壓一側(cè)D.下邊一側(cè)正確答案是：受拉一側(cè)二、判斷題（每小題2分，共20分）6.在使用圖乘法時，兩個相乘的圖形中，至少有一個為三角圖形。正確答案是：錯7.圖乘法的正負號規(guī)定為：面積Aω與縱坐標yc在桿的同一側(cè)時，乘積AωyC應(yīng)取正號；面積Aω與縱坐標yc在桿的不同側(cè)時，乘積AωyC應(yīng)取負號。正確答