建筑力學(xué)形成性考核答案

建筑力學(xué)形成性考核答案?一、緒論

（一）填空題1.力的三要素是力的大小、方向和作用點(diǎn)。2.剛體是在力的作用下，其內(nèi)部任意兩點(diǎn)間的距離始終保持不變的物體。3.平衡是指物體相對(duì)于地球保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。

（二）選擇題1.下列關(guān)于力的說(shuō)法中，正確的是（C）A.力可以脫離物體而獨(dú)立存在B.一個(gè)物體也能產(chǎn)生力的作用C.力是物體對(duì)物體的作用D.力的作用效果只與力的大小有關(guān)2.作用在剛體上的兩個(gè)力使剛體平衡的充分必要條件是（D）A.這兩個(gè)力大小相等B.這兩個(gè)力方向相反C.這兩個(gè)力作用在同一直線上D.以上都對(duì)

（三）簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述力的作用效果。力的作用效果有兩種：一是使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，包括速度大小和方向的改變；二是使物體發(fā)生變形。2.什么是靜力學(xué)公理？靜力學(xué)公理是人們?cè)陂L(zhǎng)期的實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的關(guān)于力的基本性質(zhì)的客觀規(guī)律，包括二力平衡公理、加減平衡力系公理、力的平行四邊形法則、作用與反作用公理等。

二、平面匯交力系

（一）填空題1.平面匯交力系合成的方法有幾何法和解析法。2.平面匯交力系平衡的必要和充分條件是力系的合力等于零。

（二）選擇題1.用幾何法求平面匯交力系的合力時(shí)，若采用力的多邊形法則，其合力是（B）A.各分力的代數(shù)和B.力多邊形的封閉邊C.力多邊形的起始邊D.以上都不對(duì)2.平面匯交力系的平衡方程有（A）A.兩個(gè)投影方程B.一個(gè)投影方程和一個(gè)力矩方程C.兩個(gè)力矩方程D.三個(gè)投影方程

（三）計(jì)算題1.已知平面匯交力系如圖所示，F(xiàn)1=200N，F(xiàn)2=300N，F(xiàn)3=400N，各力方向如圖。試用幾何法求該力系的合力。（1）選取適當(dāng)?shù)谋壤?，作力的多邊形。從任一點(diǎn)a開始，依次作出力F1、F2、F3，最后連接起點(diǎn)a和終點(diǎn)d，得到力多邊形abcde。（2）量得合力FR的大小和方向。通過(guò)測(cè)量，合力FR的大小約為530N，方向與水平方向夾角約為50°。2.如圖所示平面匯交力系，F(xiàn)1=100N，F(xiàn)2=150N，F(xiàn)3=200N，α=30°，β=45°。試用解析法求該力系的合力。（1）建立直角坐標(biāo)系xOy。（2）分別計(jì)算各力在x、y軸上的投影。F1x=F1cos0°=100N，F(xiàn)1y=F1sin0°=0N；F2x=F2cosα=150×cos30°≈130N，F(xiàn)2y=F2sinα=150×sin30°=75N；F3x=F3cosβ=200×cos45°≈141N，F(xiàn)3y=F3sinβ=200×sin45°=141N。（3）計(jì)算合力在x、y軸上的投影。FRx=F1x+F2x+F3x=100+130141=89N；FRy=F1y+F2y+F3y=0+75+141=216N。（4）計(jì)算合力的大小和方向。FR=√(FRx2+FRy2)=√(892+2162)≈234N；tanθ=FRy/FRx=216/89，解得θ≈67.5°。

三、力矩與平面力偶系

（一）填空題1.力對(duì)點(diǎn)之矩是力使物體繞某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的度量。2.平面力偶系合成的結(jié)果是一個(gè)合力偶，其力偶矩等于各分力偶矩的代數(shù)和。

（二）選擇題1.力對(duì)點(diǎn)之矩的大小與（C）有關(guān)。A.力的大小B.力臂的長(zhǎng)短C.力的大小和力臂的長(zhǎng)短D.以上都不對(duì)2.平面力偶系平衡的必要和充分條件是（B）A.力偶系中各力偶矩的代數(shù)和大于零B.力偶系中各力偶矩的代數(shù)和等于零C.力偶系中各力偶矩的代數(shù)和小于零D.只要有一個(gè)力偶矩為零

（三）計(jì)算題1.如圖所示，力F=200N，作用在A點(diǎn)，OA=2m，α=30°。求力F對(duì)O點(diǎn)之矩。根據(jù)力對(duì)點(diǎn)之矩的計(jì)算公式：MO(F)=F×d（d為力臂）。力臂d=OA×sinα=2×sin30°=1m。則MO(F)=200×1=200N·m。2.已知平面力偶系中，M1=100N·m，M2=200N·m，M3=50N·m。求該力偶系的合成結(jié)果。合力偶矩M=M1+M2+M3=100200+50=50N·m。

四、平面一般力系

（一）填空題1.平面一般力系向作用面內(nèi)任一點(diǎn)簡(jiǎn)化，一般可以得到一個(gè)主矢和一個(gè)主矩。2.平面一般力系平衡的必要和充分條件是主矢和主矩都等于零。

（二）選擇題1.平面一般力系向一點(diǎn)簡(jiǎn)化的結(jié)果是（D）A.一個(gè)力B.一個(gè)力偶C.一個(gè)力和一個(gè)力偶D.以上都有可能2.平面一般力系的平衡方程有（C）A.兩個(gè)投影方程B.一個(gè)投影方程和一個(gè)力矩方程C.三個(gè)獨(dú)立的方程，通常是兩個(gè)投影方程和一個(gè)力矩方程D.四個(gè)獨(dú)立的方程

（三）計(jì)算題1.如圖所示，梁AB受均布載荷q=2kN/m作用，長(zhǎng)度L=4m，A端為固定端，B端為自由端。求固定端A處的約束反力。（1）取梁AB為研究對(duì)象。（2）畫受力圖。梁受均布載荷q作用，A端有約束反力FAx、FAy和約束反力偶MA。（3）列平衡方程。∑Fx=0，得FAx=0；∑Fy=0，得FAyqL=0，F(xiàn)Ay=qL=2×4=8kN；∑MA=0，得MAqL×L/2=0，MA=qL2/2=2×42/2=16kN·m。2.如圖所示，簡(jiǎn)支梁AB受集中力F=10kN和力偶M=20kN·m作用，梁長(zhǎng)L=3m，求A、B兩端的約束反力。（1）取梁AB為研究對(duì)象。（2）畫受力圖。梁受集中力F、力偶M，A、B端有約束反力FAy、FBy。（3）列平衡方程?！芃A=0，得FBy×LF×L/2M=0，F(xiàn)By=(F×L/2+M)/L=(10×3/2+20)/3=15kN；∑Fy=0，得FAy+FByF=0，F(xiàn)Ay=FFBy=1015=5kN（負(fù)號(hào)表示方向與假設(shè)方向相反）。

五、軸向拉伸與壓縮

（一）填空題1.軸向拉伸（或壓縮）時(shí)，橫截面上的內(nèi)力稱為軸力，其作用線與桿的軸線重合。2.軸向拉（壓）桿橫截面上的應(yīng)力是均勻分布的，其計(jì)算公式為σ=N/A，其中σ為正應(yīng)力，N為軸力，A為橫截面面積。

（二）選擇題1.軸向拉（壓）桿的受力特點(diǎn)是（A）A.外力作用線與桿軸線重合B.外力作用線與桿軸線垂直C.外力作用線與桿軸線相交D.以上都不對(duì)2.軸向拉（壓）桿的變形特點(diǎn)是（C）A.橫向伸長(zhǎng)，縱向縮短B.橫向縮短，縱向伸長(zhǎng)C.橫向和縱向都有伸長(zhǎng)或縮短D.橫向和縱向都不變形

（三）計(jì)算題1.如圖所示等直桿，已知F1=20kN，F(xiàn)2=30kN，桿的橫截面面積A=200mm2。求桿11、22截面上的軸力。（1）求桿11截面上的軸力N1。取11截面右側(cè)部分為研究對(duì)象，由平衡方程∑Fx=0，得N1F2=0，N1=F2=30kN。（2）求桿22截面上的軸力N2。取22截面右側(cè)部分為研究對(duì)象，由平衡方程∑Fx=0，得N2+F1F2=0，N2=F2F1=3020=10kN。2.一圓形截面鋼桿，直徑d=20mm，受軸向拉力F=30kN作用。求桿橫截面上的正應(yīng)力。根據(jù)正應(yīng)力計(jì)算公式σ=N/A，其中A=πd2/4。A=π×(20×10?3)2/4≈3.14×10??m2。σ=N/A=30×103/(3.14×10??)≈95.5×10?Pa=95.5MPa。

六、剪切與擠壓

（一）填空題1.剪切的受力特點(diǎn)是作用在構(gòu)件兩側(cè)面上的外力大小相等、方向相反，且作用線相距很近。2.擠壓是指兩個(gè)構(gòu)件相互接觸的表面，在局部區(qū)域內(nèi)承受較大壓力的作用。

（二）選擇題1.剪切面與外力的關(guān)系是（B）A.剪切面平行于外力B.剪切面垂直于外力C.剪切面與外力成一定角度D.以上都不對(duì)2.擠壓應(yīng)力的計(jì)算公式為σbs=Fbs/Abs，其中Fbs為（C）A.剪切力B.軸力C.擠壓力D.以上都不對(duì)

（三）計(jì)算題1.如圖所示，螺栓受拉力F=10kN作用，螺栓的直徑d=18mm，螺栓頭與鋼板的接觸面積Abs=200mm2。求螺栓的剪切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力。（1）求剪切應(yīng)力τ。剪切力Fs=F=10kN。剪切面面積As=πd2/4=π×(18×10?3)2/4≈2.54×10??m2。τ=Fs/As=10×103/(2.54×10??)≈39.4×10?Pa=39.4MPa。（2）求擠壓應(yīng)力σbs。σbs=Fbs/Abs=F/Abs=10×103/(200×10??)=50×10?Pa=50MPa。2.已知一連接件如圖所示，受拉力F=50kN作用，連接件的尺寸如圖。求剪切面面積和擠壓應(yīng)力。（1）確定剪切面。有兩個(gè)剪切面，每個(gè)剪切面面積As=bh/2=100×20/2=1000mm2=10?3m2。（2）計(jì)算擠壓應(yīng)力σbs。擠壓力Fbs=F=50kN。擠壓面面積Abs=bl=100×40=4000mm2=4×10?3m2。σbs=Fbs/Abs=50×103/(4×10?3)=12.5×10?Pa=12.5MPa。

七、扭轉(zhuǎn)

（一）填空題1.扭轉(zhuǎn)的受力特點(diǎn)是作用在桿件兩端的外力偶大小相等、轉(zhuǎn)向相反，且作用面垂直于桿件的軸線。2.圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，橫截面上的切應(yīng)力分布規(guī)律是沿半徑呈線性分布，圓心處切應(yīng)力為零，圓周處切應(yīng)力最大。

（二）選擇題1.扭轉(zhuǎn)時(shí)，桿件的變形特點(diǎn)是（B）A.桿件沿軸線方向伸長(zhǎng)或縮短B.桿件的各橫截面繞軸線發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)C.桿件發(fā)生彎曲變形D.以上都不對(duì)2.圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，橫截面上的扭矩與外力偶矩的關(guān)系是（C）A.扭矩大于外力偶矩B.扭矩小于外力偶矩C.扭矩等于外力偶矩D.以上都不對(duì)

（三）計(jì)算題1.如圖所示圓軸，已知外力偶矩M1=1kN·m，M2=2kN·m，M3=1kN·m。求各段軸的扭矩。（1）求AB段扭矩T1。取AB段為研究對(duì)象，由平衡方程∑M=0，得T1M1=0，T1=M1=1kN·m。（2）求BC段扭矩T2。取BC段為研究對(duì)象，由平衡方程∑M=0，得T2M1+M2=0，T2=M1M2=12=1kN·m。（3）求CD段扭矩T3。取CD段為研究對(duì)象，由平衡方程∑M=0，得T3M1+M2M3=0，T3=M1M2+M3=12+1=0kN·m。2.一實(shí)心圓軸，直徑d=50mm，轉(zhuǎn)速n=300r/min，傳遞功率P=10kW。求軸橫截面上的最大切應(yīng)力。首先計(jì)算外力偶矩M。M=9549P/n=9549×10/300≈318.3N·m。計(jì)算極慣性矩Ip。Ip=πd?/32=π×(50×10?3)?/32≈6.14×10??m?。計(jì)算最大切應(yīng)力τmax。τmax=M(d/2)/Ip=318.3×(50×10?3/2)/(6.14×10??)≈12.9×10?Pa=12.9MPa。

八、梁的內(nèi)力

（一）填空題1.梁的主要內(nèi)力有剪力和彎矩。2.梁橫截面上的剪力等于