土木工程結(jié)構(gòu)力學(xué)習(xí)題集詳解

土木工程結(jié)構(gòu)力學(xué)習(xí)題集詳解姓名_________________________地址_______________________________學(xué)號(hào)______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請(qǐng)首先在試卷的標(biāo)封處填寫您的姓名，身份證號(hào)和地址名稱。2.請(qǐng)仔細(xì)閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫您的答案。一、選擇題1.材料的強(qiáng)度特性包括：

（1）抗壓強(qiáng)度

（2）抗拉強(qiáng)度

（3）抗彎強(qiáng)度

（4）抗剪強(qiáng)度

2.結(jié)構(gòu)的破壞形式有：

（1）拉伸破壞

（2）壓縮破壞

（3）剪切破壞

（4）扭轉(zhuǎn)破壞

3.胡克定律表明：

（1）材料的應(yīng)力與應(yīng)變?yōu)榫€性關(guān)系

（2）材料的應(yīng)變與應(yīng)力成正比

（3）材料的強(qiáng)度與應(yīng)變?yōu)榫€性關(guān)系

（4）材料的應(yīng)力與應(yīng)變?yōu)榉蔷€性關(guān)系

4.單位面積承受的力稱為：

（1）應(yīng)力

（2）應(yīng)變

（3）位移

（4）剛度

5.材料的彈性模量是指：

（1）材料抵抗變形的能力

（2）材料承受拉伸或壓縮能力的大小

（3）材料變形程度的大小

（4）材料斷裂前的變形量

6.結(jié)構(gòu)的平衡條件包括：

（1）力矩平衡

（2）力平衡

（3）線位移平衡

（4）角位移平衡

7.結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖包括：

（1）彎矩圖

（2）剪力圖

（3）軸力圖

（4）扭矩圖

8.結(jié)構(gòu)的極限荷載是指：

（1）結(jié)構(gòu)能夠承受的最大荷載

（2）結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的荷載

（3）結(jié)構(gòu)能夠承受的最小荷載

（4）結(jié)構(gòu)在正常使用條件下的荷載

答案及解題思路：

1.答案：（1）（2）（3）（4）

解題思路：材料在受力后表現(xiàn)出的抵抗能力稱為強(qiáng)度特性，包括抗壓、抗拉、抗彎和抗剪四個(gè)方面。

2.答案：（1）（2）（3）（4）

解題思路：結(jié)構(gòu)在受到不同力的作用時(shí)，可能出現(xiàn)拉伸、壓縮、剪切和扭轉(zhuǎn)等破壞形式。

3.答案：（1）（2）

解題思路：胡克定律指出，在彈性范圍內(nèi)，材料的應(yīng)力和應(yīng)變之間保持線性關(guān)系。

4.答案：（1）

解題思路：應(yīng)力是單位面積承受的力，用來描述材料或結(jié)構(gòu)受力后的反應(yīng)。

5.答案：（1）

解題思路：彈性模量是描述材料抵抗變形的能力，反映材料在受力時(shí)的彈性特性。

6.答案：（1）（2）

解題思路：結(jié)構(gòu)的平衡條件是指力的作用相互抵消，力矩相互平衡，保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

7.答案：（1）（2）（3）（4）

解題思路：結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖是反映結(jié)構(gòu)受力后各部分內(nèi)力的分布情況，包括彎矩、剪力、軸力和扭矩等。

8.答案：（1）

解題思路：結(jié)構(gòu)的極限荷載是指結(jié)構(gòu)在最大受力狀態(tài)下所能承受的荷載，超過此荷載，結(jié)構(gòu)將發(fā)生破壞。二、填空題1.結(jié)構(gòu)的內(nèi)力主要包括彎矩、剪力、軸力。

2.材料的彈性模量E是衡量材料剛度大小的指標(biāo)。

3.在彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力和應(yīng)變之間是成正比的關(guān)系。

4.單位面積上抵抗外力的能力稱為強(qiáng)度。

5.材料在受拉和受壓狀態(tài)下，其極限強(qiáng)度是抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。

6.結(jié)構(gòu)的承載能力是指結(jié)構(gòu)承受荷載的能力。

7.材料的破壞形式主要有脆性破壞和塑性破壞。

8.結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定是指結(jié)構(gòu)在荷載作用下，其形狀和尺寸不發(fā)生破壞。

答案及解題思路：

1.答案：軸力

解題思路：根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)中的內(nèi)力分析，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力主要包括彎矩、剪力和軸力。軸力是沿桿件軸向作用的力。

2.答案：剛度

解題思路：彈性模量E是材料抵抗彈性變形的能力，反映了材料的剛度大小。彈性模量越大，材料的剛度越高。

3.答案：成正比

解題思路：根據(jù)胡克定律，在彈性范圍內(nèi)，材料的應(yīng)力和應(yīng)變之間存在線性關(guān)系，即成正比關(guān)系。

4.答案：強(qiáng)度

解題思路：強(qiáng)度是材料單位面積上抵抗外力的能力，是材料功能的一個(gè)重要指標(biāo)。

5.答案：抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度

解題思路：材料在受拉和受壓狀態(tài)下，分別具有抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，是衡量材料在拉伸和壓縮狀態(tài)下抵抗破壞的能力。

6.答案：結(jié)構(gòu)承受荷載的能力

解題思路：結(jié)構(gòu)的承載能力是指結(jié)構(gòu)在正常使用條件下，能夠承受的最大荷載。

7.答案：脆性破壞和塑性破壞

解題思路：材料的破壞形式主要有脆性破壞和塑性破壞。脆性破壞是指材料在受到?jīng)_擊或快速加載時(shí)發(fā)生斷裂，塑性破壞是指材料在受力過程中發(fā)生永久變形。

8.答案：形狀和尺寸

解題思路：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定是指結(jié)構(gòu)在荷載作用下，其形狀和尺寸不發(fā)生破壞，保持穩(wěn)定狀態(tài)。三、簡(jiǎn)答題1.材料的彈性、塑性、脆性和韌性特性

彈性特性：材料在受到外力作用時(shí)產(chǎn)生變形，當(dāng)外力撤除后，能完全恢復(fù)原狀的能力。

塑性特性：材料在受到外力作用時(shí)產(chǎn)生變形，當(dāng)外力撤除后，部分變形不能恢復(fù)而保持下來的能力。

脆性特性：材料在受到外力作用時(shí)，只發(fā)生很小的變形即發(fā)生破壞的性質(zhì)。

韌性特性：材料在受到外力作用時(shí)，能吸收較大的能量而不斷裂的能力。

2.解釋結(jié)構(gòu)平衡的力矩平衡條件和力平衡條件

力平衡條件：在力的作用點(diǎn)上，所有外力的合力為零。

力矩平衡條件：在力的作用點(diǎn)上，所有外力的力矩的代數(shù)和為零。

3.說明材料拉伸試驗(yàn)的應(yīng)力應(yīng)變曲線特點(diǎn)

初始階段：材料處于彈性階段，應(yīng)力與應(yīng)變呈線性關(guān)系。

預(yù)應(yīng)變階段：應(yīng)力達(dá)到一定程度后，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速率加快。

預(yù)塑階段：材料發(fā)生明顯的塑性變形。

極限階段：材料達(dá)到最大應(yīng)力，隨后進(jìn)入破壞階段。

4.簡(jiǎn)述結(jié)構(gòu)的破壞形式及影響因素

斷裂破壞：材料強(qiáng)度不足導(dǎo)致斷裂。

屈曲破壞：材料由于不穩(wěn)定而產(chǎn)生較大變形。

疲勞破壞：材料在循環(huán)荷載作用下發(fā)生破壞。

影響因素：材料功能、設(shè)計(jì)不合理、施工不當(dāng)、荷載等。

5.簡(jiǎn)述結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖的基本分析方法

分析荷載分布、支撐條件等，確定內(nèi)力類型。

利用平衡方程、變形協(xié)調(diào)方程等建立內(nèi)力方程。

利用位移法、力法等方法求解內(nèi)力方程。

6.說明結(jié)構(gòu)的極限荷載及確定方法

極限荷載是指結(jié)構(gòu)達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)的荷載。

確定方法：加載試驗(yàn)、計(jì)算分析等。

7.簡(jiǎn)述結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析方法

確定結(jié)構(gòu)臨界荷載、破壞形式等。

分析結(jié)構(gòu)在荷載作用下的穩(wěn)定性。

8.說明材料在受力過程中應(yīng)力與應(yīng)變的分布特點(diǎn)

在受拉時(shí)，應(yīng)力與應(yīng)變沿截面分布均勻。

在受壓時(shí)，應(yīng)力與應(yīng)變沿截面分布不均勻。

答案及解題思路

1.解題思路：解釋各特性定義，并舉例說明。

2.解題思路：明確力平衡和力矩平衡的定義，并給出相應(yīng)的平衡方程。

3.解題思路：描述應(yīng)力應(yīng)變曲線的各個(gè)階段，并說明特點(diǎn)。

4.解題思路：列舉常見的破壞形式，并分析影響因素。

5.解題思路：說明基本分析方法，并舉例說明應(yīng)用。

6.解題思路：解釋極限荷載的概念，并給出確定方法。

7.解題思路：描述穩(wěn)定性分析方法，并說明應(yīng)用。

8.解題思路：說明應(yīng)力與應(yīng)變分布特點(diǎn)，并舉例說明。四、計(jì)算題1.某材料受拉伸力F=200kN，截面面積為200mm2，求其應(yīng)力。

答案：應(yīng)力σ=F/A=200,000N/200mm2=1000N/mm2=1000MPa

解題思路：應(yīng)力計(jì)算公式為σ=F/A，其中F為作用力，A為截面面積。將給定的數(shù)值代入公式計(jì)算得到應(yīng)力。

2.材料的彈性模量E=200GPa，拉伸應(yīng)變?chǔ)?0.01，求材料的應(yīng)力。

答案：應(yīng)力σ=Eε=200GPa0.01=2MPa

解題思路：應(yīng)力計(jì)算公式為σ=Eε，其中E為彈性模量，ε為應(yīng)變。將給定的數(shù)值代入公式計(jì)算得到應(yīng)力。

3.一梁承受均布荷載，長(zhǎng)度為2m，求跨中彎矩。

答案：跨中彎矩M=(ql2)/8=(1kN/m2m2)/8=0.25kN·m

解題思路：跨中彎矩計(jì)算公式為M=(ql2)/8，其中q為均布荷載，l為梁的長(zhǎng)度。將給定的數(shù)值代入公式計(jì)算得到跨中彎矩。

4.某簡(jiǎn)支梁，受到一集中荷載，作用在梁的中間位置，求支座反力。

答案：支座反力F=P/2=100kN/2=50kN

解題思路：簡(jiǎn)支梁支座反力計(jì)算公式為F=P/2，其中P為集中荷載。將給定的數(shù)值代入公式計(jì)算得到支座反力。

5.計(jì)算一個(gè)直徑為200mm的圓截面鋼桿在拉力F=500kN作用下的應(yīng)力。

答案：應(yīng)力σ=F/(π(d/2)2)=500,000N/(π(0.2m/2)2)≈318.3MPa

解題思路：應(yīng)力計(jì)算公式為σ=F/(π(d/2)2)，其中F為拉力，d為鋼桿直徑。將給定的數(shù)值代入公式計(jì)算得到應(yīng)力。

6.一結(jié)構(gòu)構(gòu)件在水平力F=300kN和豎直力Fy=200kN的作用下，求該結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。

答案：內(nèi)力N=Fx=Fy=300kN

解題思路：在水平力作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的軸力等于水平力；在豎直力作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的軸力等于豎直力。因此，內(nèi)力N等于水平力Fx和豎直力Fy。

7.計(jì)算一個(gè)簡(jiǎn)支梁在荷載P=100kN的作用下的最大彎矩。

答案：最大彎矩M=(Pl)/4=(100kN2m)/4=50kN·m

解題思路：簡(jiǎn)支梁最大彎矩計(jì)算公式為M=(Pl)/4，其中P為