哈工大材料力學(xué)試卷及答案

一、填空題：請(qǐng)將正確答案寫(xiě)在劃線內(nèi)（每空1分，計(jì)16分）

1.工程構(gòu)件正常工作的條件是-------------------------------------------

2.工程上將延伸律5Y___的材料稱(chēng)為脆性材料。

3.矩形截面梁橫截面上最大剪應(yīng)力'ax出現(xiàn)在----------各點(diǎn)，其值%ax=一―-

4.平面彎曲梁的外凡M微分關(guān)系的表達(dá)式分別為-----、、-------.、

5.四個(gè)常用的古典強(qiáng)度理論的表達(dá)式分別為

——————————————————————————————―。

6.用主應(yīng)力表示的廣義虎克定律為---------------------；

----------------------------------------------------------------------------------------------------;---------------------------------------------------------------------------------------------------------------O

二、單項(xiàng)選擇題

1.沒(méi)有明顯屈服平臺(tái)的塑性材料，其破壞應(yīng)力取材料的-----------°

（1）比例極限~；（2）名義屈服極限為.2；

⑶強(qiáng)度極限\:（4）根據(jù)需要確定。

2.矩形截面的核心形狀為--------------------。

⑴矩形；⑵菱形；⑶正方形；⑷三角形。

3.桿件的剛度是指--------------。

⑴桿件的軟硬程度；⑵桿件的承載能力；

⑶桿件對(duì)彎曲變形的抵抗能力；

⑷桿件對(duì)彈性變形的抵抗能力；

4.圖示二向應(yīng)力單元體，如剪應(yīng)力改變方向，那么------------o

⑴主應(yīng)力的大小和主平面的方位都將改變；

⑵主應(yīng)力的大小和主平面的方位都不會(huì)改變；

⑶主應(yīng)力的大小不變，主平面的方位改變：-

⑷主應(yīng)力的大小改變，主平面的方位小變?！?/p>

5、圖示拉桿頭和拉桿的橫截面均為圓形，拉桿頭的剪切面積A=------------o

A.7iDhB.71dhC.成，4D.^（D2-d2）/4

6、當(dāng)系統(tǒng)的溫度升高時(shí)，以下結(jié)構(gòu)中的----------不會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力.

AB

CD

三、簡(jiǎn)答題（每題6分，計(jì)12分）

1.支承情況不同的圓截面壓桿如下圖，各桿的直徑和材料均相同且都為大柔度桿。①假設(shè)只考慮

紙平面內(nèi)的穩(wěn)定，問(wèn)：那個(gè)桿的臨界力最大？②假設(shè)在保持截面的面積不變的條件下將各壓桿的

截面改成正方形，試問(wèn)各壓桿的穩(wěn)定性是提高了還是降了？

2.分別按第三和第四強(qiáng)度理論設(shè)計(jì)看扭組合變形桿件的截面，按第三強(qiáng)度論設(shè)

計(jì)的桿件截面比按第四強(qiáng)度理論設(shè)計(jì)的截面那個(gè)大？為什麼？

四、（12分）某，形械面的外伸梁如下圖，：/=600mm,截面對(duì)中性軸的慣性矩

L=5.73x106mm4y=72nim,%=38inn0梁上的荷載耳=24kN,與=9kN。材料的許用拉

應(yīng)力口』=30MP/,許用壓應(yīng)力口』=90MPa,試校核梁的強(qiáng)度。

王、（14分）荷載尸作用在梁48及CO的聯(lián)接處，試求每根梁在連接處所受的力。其跨長(zhǎng)比和剛度比

分別為2=2和E/i_4

E77"5

112

六、（14分）承受均布荷載的矩形截面簡(jiǎn)支梁如下圖,尸的作用線通過(guò)截面形心且與），軸成15°角,

/=4m,b=80mm,力=120mm,材料的容許應(yīng)力b=lOMPa,試求梁容許承受的最大荷載

七、（14分）矩形截面受壓柱如下圖，其中片的作用線與柱軸線重合，巴的作用點(diǎn)位于'軸上，

F,=F,=80kN,=240mm,F2的偏心距e=100mm。求（1）柱的橫截面上不出現(xiàn)拉應(yīng)力時(shí)

的人最小尺寸；（2）當(dāng)。確定后求柱橫截面上的最大壓應(yīng)力。

一、填空題：請(qǐng)將正確答案寫(xiě)在劃線內(nèi)（每空1分，計(jì)16分）

1.足夠的強(qiáng)度，足夠的剛度，足夠的穩(wěn)定性；

2.Y2%-5%；

3F

3.中性軸上各點(diǎn)，工.ax=不^；

L/1

dFdM

4.二q；

ch-

5.=6,，*2=%-也+%),%3a%4阮一%)2+(02_%)2+(內(nèi)-/)[

65;［6-即2+。3）］，6二［。2-而3+?）］，Q二口3-4/+。）］。

EEE

二、單項(xiàng)選擇題：請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填入劃線內(nèi)（每題3分，計(jì)18分）

1.（2）：2.（2）：3.（4）：4.（3）.5.（2）6.（1）

三、簡(jiǎn)答題（每題6分，計(jì)12分）

1.（d）,提高了；

2.按第三強(qiáng)度理論設(shè)計(jì)的軸徑大，

因?yàn)榘吹谌龔?qiáng)度理論

d>（半jJ/2+075尸）3

按第四強(qiáng)度理論

刎

四、（12分）（步驟（1）正確，3分；步驟（2）4分、（31正確，5分）

（a）

（b）

解:⑴畫(huà)梁的彎矩圖，如圖b示.

⑵校核最大拉應(yīng)力。由圖可知MC=L5〃8，必=1.895%,所以MC8YMQ，”故知最大拉

應(yīng)力在〃截面的上邊緣各點(diǎn)

即拉應(yīng)力強(qiáng)度滿足。

⑶校核最大壓應(yīng)力。由于〃c）'lAM8y2，故知最大壓應(yīng)力C截面上邊緣點(diǎn)

即壓應(yīng)力強(qiáng)度也滿足。

王、（14分）

解：一次超靜定問(wèn)題，根本靜定系如圖b所示。

（4分）

變形協(xié)調(diào)條件為=vvc（2分）

變形協(xié)調(diào)方程

（~X）Z；二Xg

b?（6分）

4^''JID（a）

3助3EI2

由此解得乂=空產(chǎn)

12分）

167

寫(xiě)出正確，各得2分）

/丫M.5.18xlO6Nmm19.3xlO6Nmm一門(mén)小

°max——4---=------------+-------：----=141MpaY同

卬、W-128x1O;mm3192xlO3mm3

15分）

該梁強(qiáng)度足夠（1分）

七（14分）解：偏心壓縮問(wèn)題，移尸2至6作用線處

Me=F2e=45x200kNmin（2分）

（1）假設(shè)使截面上不出現(xiàn)拉應(yīng)力，那么有16分）

解得/?=372mm

（2）柱截面上的最大壓應(yīng)力（6分）

一、判斷題：正確的劃J,錯(cuò)誤的劃X（每題2分，計(jì)10分）

1、對(duì)于沒(méi)有屈服極限的塑性材料，通常將總應(yīng)變?yōu)?.2%時(shí)的應(yīng)力值，定為屈服強(qiáng)度，并以bp。」表示。

（）

2、空心截面與實(shí)心截面比擬，日于充分發(fā)揮了截面各點(diǎn)的承載能力，因此是扭轉(zhuǎn)變形的合理裁面形狀。

I）

3、不管荷載怎樣變化，簡(jiǎn)支梁的最大撓度可用梁跨中截面的撓度來(lái)代表。（）

4、假設(shè)壓力作用點(diǎn)離截面核心越遠(yuǎn)，那么中性軸離截面越遠(yuǎn)。（）

5、塑性較單向自由轉(zhuǎn)動(dòng)，形成壁性較處彎矩為零。（）

二、單項(xiàng)選擇題：請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填入劃線內(nèi)（每題2分，共12分）

1、塑性材料冷作硬化后，材料的力學(xué)性能發(fā)生了變化。試判斷以下結(jié)論哪一個(gè)是正確的（）：

A.屈服應(yīng)力提高，彈性模量降低；

B.屈服應(yīng)力提高，塑性降低：

c.屈服應(yīng)力不變,彈性模量不變:

D.屈服應(yīng)力不變，塑性不變。

2、在圖所示狀態(tài)中，按剪應(yīng)力互等定理，相等的是______o

A.T1=-T2；B.T2=-T

C.T3=-TI；D.T—T2;

3、等直梁受載如下圖.假設(shè)從截面C截開(kāi)選取根本結(jié)構(gòu),那么一

A.多余約束力為K,變形協(xié)謊條件為3c=0;

B.多余約束力為Fc,變形協(xié)謊條件為冊(cè)=0;

C.多余約束力為Me,變形協(xié)謊條件為3c=0;

I）.多余約束力為山，變形協(xié)謊條件為0c=0;

4、圖示三根壓桿，橫截面面積及材料各不相同，但它們的相同。

A.長(zhǎng)度因數(shù)；B.相當(dāng)長(zhǎng)度；度；

5、構(gòu)件由突加荷載引起的應(yīng)力，是相應(yīng)靜載引起應(yīng)力的。

A.一倍（Kd=［）B.二倍（匕=2）

C.三倍（K”=3）D.四倍（=4）

6、圖示拉桿頭和拉桿的橫截面均為圓形，拉桿頭的剪切面枳和擠壓面積

分別為（

A.TTDII,成B,7idh,^（D1-d2）/^

C.衣〃/4,心14D.^（￡）2-t72）/4,7idh

三、填空題（每空2分，共10）

1、直徑為D的實(shí)心圓軸，最大的容許扭矩為T(mén),假設(shè)將軸的橫截面積增加一倍，那么其最大容許扭矩

為o

2.圖示為某點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，其最大切應(yīng)力Tmax=MPa。

3、假設(shè)構(gòu)件內(nèi)的應(yīng)力隨時(shí)間作交替變化，那么該應(yīng)力稱(chēng)為，構(gòu)件長(zhǎng)期在此應(yīng)力作用下，會(huì)發(fā)生無(wú)明顯

塑性變形的驟然斷裂，這種破壞現(xiàn)象稱(chēng)為。

4、桿件的剛度代表?xiàng)U件的能力。

5、圖示低碳鋼拉桿的外外表上有斜線，當(dāng)桿件變形時(shí)，請(qǐng)將桿上斜線新的位置畫(huà)在圖上，低碳鋼的破

壞是由應(yīng)力引起的。

四、作圖題（13分）

畫(huà)出所示梁的剪力圖和彎矩圖，在圖上注明控制截面的月和M的值，并指出剪力和彎矩絕對(duì)值的最

大值。

王、計(jì)算題（17分）

1圖示為一矩形截面鑄鐵梁，受兩個(gè)橫向力作用。

（1）從梁外表的A、B、C三點(diǎn)處取出的單元體上，用箭頭表示出各個(gè)面上的應(yīng)力。

（2）定性地繪出A、B、C三點(diǎn)的應(yīng)力圓。

13）在各點(diǎn)的單元體上，大致地畫(huà)出主平面的位置和主應(yīng)力的方向。

（4）試根據(jù)笫一強(qiáng)度理論，說(shuō)明（畫(huà)圖表示）梁破壞時(shí)裂縫在B、C兩點(diǎn)處的走向。

六、計(jì)算題32分）

鑄鐵梁受荷載情況如圖示。截面對(duì)形心軸的慣性矩12=403X101小,鑄鐵抗拉強(qiáng)度［oF=50MPa,

抗壓強(qiáng)度［。一］=125MPa＜試按正應(yīng)力強(qiáng)度條件校核梁的強(qiáng)度。

七、計(jì)算題（13分）

圖示結(jié)構(gòu)中,AC為剛桿,CD桿的材料為Q235鋼,C、D兩處均為

球較，由20nlin,材料的后200Gpa,J=235M力,穩(wěn)定平安因數(shù)%=3.0.試確定該結(jié)構(gòu)的許可荷載。

八、計(jì)算題（10分）

作等直桿的軸力圖

一、填空題（每空2分計(jì)10分：

1、x2、J3、X4、X5、X

二、單項(xiàng)選擇題：請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填入劃線內(nèi)（每題2分，共12分）

1、B2、C3、A4、B5、B6、B

三、填空題：（14分）

1、272；2、30；3、交變應(yīng)力，疲勞破壞；4、抵抗變形5、切

四、簡(jiǎn)答題：（13分）

求支座約束反力FA=10KNFB=2KN（3分）

剪力圖（3分）彎矩圖（3分）

FSM=7KNMtnax=3KN.m（4分）

王、計(jì)算題117分）

A、B、C三點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)每個(gè)2分，（共6分）

A、B、C三點(diǎn)的應(yīng)力圓每個(gè)2分，（共6分）

A、B、C三點(diǎn)的主應(yīng)力圓每個(gè)1分，（共3分）

梁破壞時(shí)裂縫在B、C兩點(diǎn)處的走向1（2分）

六、計(jì)算題（12分）

作彎矩圖求反力1分

B截面=24x0x61x10-3

36.3Ma（3分）作圖2分

Bmax403x10

24Xio3X139XIQ-3

c截面::也您邂包（3分）

（3分）

七、計(jì)算題節(jié)2分）403x107=44MPa

壓桿所受外力（1分）

壓桿臨界力的計(jì)算M=l/=lm（1分）

/=-=5mm（1分）

4

x=M/=ixiooo=2OO（2分）

i5

Xp=?；?91.6X>X大柔度

p（2分）

2FI3.142X200X103X3/4X204

虱

F=EI=64=15.5雨

”10002106

由穩(wěn)定性條件:

（2分）

八、計(jì)算題no分）

Zx=o-P-2P+R2=0（1分）

3魯喑（1分）

」N、2a（R.+P）2a

AL,=-------=---------------（1分）

N3aR2cl

（1分）

A4=~EA~EA

AL）+AL->+AL3=0（2分）

/?,=-5/4PR2=7/4P（2分）

（2分）

一、判斷題：正確的劃J,錯(cuò)誤的劃X（每題2分，計(jì)10分）

1、對(duì)于沒(méi)有屈服極限的塑性材料，通常將彈性應(yīng)變?yōu)?.2%時(shí)的應(yīng)力值，定為屈服強(qiáng)度，并已bp。.？表

示。（）

2圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，實(shí)心截面上沒(méi)有切應(yīng)力等于零的點(diǎn)。（）

3、在變截面梁中，最大正應(yīng)力不一定出現(xiàn)在彎矩值最大的截面上。0

4、承受斜彎曲的桿件，其中性軸必然通過(guò)橫截面的形心，而且中性軸上正應(yīng)力必為零。

5、在通過(guò)截面形心的一對(duì)坐標(biāo)軸中，假設(shè)有一個(gè)為對(duì)稱(chēng)軸，那么該對(duì)稱(chēng)軸就是形心主慣性軸。

二、單項(xiàng)選擇題：請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填入劃線內(nèi)（每題2分，共12分）

1、關(guān)于低碳鋼試樣拉伸至屈服時(shí)，有以下結(jié)論，請(qǐng)判斷哪一人是正確的：

A.應(yīng)力和塑性變形很快增加，因而認(rèn)為材料失效；

B.應(yīng)力和塑性變形雖然很快增加，但不意味著材料失效；

C.應(yīng)力不增加，塑性變形很快增加，因而認(rèn)為材料失效；

D.應(yīng)力不增加，塑性變形很快增加，但不意味著材料失效。

2、懸臂梁由兩根槽鋼背靠背（兩者之間未作任何固定連接）疊加起來(lái)放置，構(gòu)成如圖示.在載荷作用下，橫

截面上的正應(yīng)力分布如圖所示.

ABCD

3、當(dāng)系統(tǒng)的溫度升高時(shí)，以下結(jié)構(gòu)中的—不會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力.

AB

CD

4、現(xiàn)有兩種說(shuō)法：（1）塑性材料中假設(shè)某點(diǎn)的最大拉應(yīng)力。max=os,那么該點(diǎn)一定會(huì)產(chǎn)生屈服；（2）

脆性材料中假設(shè)某點(diǎn)的最大拉應(yīng)力。max=ob,那么該點(diǎn)一定會(huì)產(chǎn)生斷裂，根據(jù)第一、第四強(qiáng)度理論可

知，說(shuō)法.

A.（1）正確、（2）不正確；

B.（1）不正確、⑵正確:

C.⑴、⑵都正確：

D.⑴、（2）都不正確。

5、長(zhǎng)度系數(shù)的物理意義是。

A.壓桿絕對(duì)長(zhǎng)度的大?。籅.對(duì)壓桿材料彈性模數(shù)的修正

C,將壓桿兩端約束對(duì)其臨界力的影響折算成桿長(zhǎng)的影響

D.對(duì)壓桿截面面積的修正。

6、在電梯內(nèi)放置重量為W的重物，假設(shè)電梯以重力加速度下降，那么重物對(duì)電梯的壓力。

A

三、填空題（每空2分，共14分）

1、實(shí)心圓軸，兩端受扭轉(zhuǎn)外力偶矩作用。直徑為D時(shí)，設(shè)釉?xún)?nèi)的最大剪應(yīng)力為T(mén),假設(shè)軸的直徑改為

D/2,其他條件不變，那么軸內(nèi)的最大剪應(yīng)力變?yōu)閛

2、對(duì)于作勻加速直線運(yùn)動(dòng)和等速轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件，其內(nèi)力的求解與靜力學(xué)方法相似，僅需加上即可。

3、純剪切狀態(tài)屬于（單、雙、三）向應(yīng)力狀態(tài)。

4、工程構(gòu)件正常工作的條件是足夠的強(qiáng)度、足夠的剛度和-

5、對(duì)于超靜定結(jié)構(gòu)，當(dāng)未知力個(gè)數(shù)多于平衡方程個(gè)數(shù)時(shí)，需補(bǔ)充條件，來(lái)求解問(wèn)題。

6,用積分法求圖示梁的撓度時(shí)，確定積分常數(shù)的條件是

。并畫(huà)出撓曲線的大致形狀。

四、作圖題（共13分）

畫(huà)出所示梁的剪力圖和彎矩圖，在圖上注明控制截面的E和M的值，并指出剪力和彎矩絕對(duì)值的最

大值。

王、計(jì)算題

圖示等百圓桿,外力偶矩MA=2.99kN?m,MB=7.20kN?m.MC=4.21kN?m,許應(yīng)切應(yīng)力[T]

=70MPa,許可單位長(zhǎng)度扭轉(zhuǎn)角[6']=1（°）/m,切變模量G=80GPa。試確定該軸的直徑d。（共

U分）

六、計(jì)算題

在受集中力偶矩Me作用的矩形截面簡(jiǎn)支梁中，測(cè)得中性層

上4點(diǎn)處沿45”方向的線應(yīng)變?yōu)镴5，，，材料的E,v和梁的橫截面及長(zhǎng)度尺寸b,h,a,l.試求集中力偶

矩Me。（13分）

七、計(jì)算題

Q235鋼制成的矩形截面桿，兩端約束以及所承受的我荷如圖示（（a）為正視圖（b）為俯視圖），在AB

兩處為銷(xiāo)釘連接。假設(shè)L=2300mm,b=40mm,h=60mm。材料的彈性模量E=205GPa。試求此桿的

臨界載荷。（14分）

八、計(jì)算題

圖示木梁受以可移動(dòng)荷載F=4（）k\H=l（）Ma,\x]=3MPa,木梁的截面為矩形，其高寬比、=白，試選擇梁

的截面尺寸。（13分）

一、填空題（每空2分計(jì)10分：

1、x2、義3、J4、J5、J

二、單項(xiàng)選擇題：請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填入劃線內(nèi)（每題2分，共12分）

1、C2、D3、A4、B5、C6、C

三、填空題，門(mén)4分）

1、8r；2、慣性力；3、雙：4、足夠的穩(wěn)定性;5、變形協(xié)調(diào)

6、口八=0°八=°6?c=0a8左右

四、簡(jiǎn)答題：（13分）

（3分）

求支座約束反力FA=35KNFB=25KN

剪力圖（3分）彎矩圖（3分）

Fs…HKN%小=31.25KN加（4分）

王、計(jì)算題（11分）

利用截面法作扭矩圖

4.21KN?m

十

0

2.99KN-m（2分）

強(qiáng)度校核4.21X103X16

于1

（I分）7id（3分）

附度校核

心x1804.21