考研材料力学练习题Word文件下载.doc
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B;
C;
D
二、已知点处为二向应力状态,过点两个截面上
的应力如图所示(应力单位为MPa)。
试用解析法(用图解
法无效)确定该点的三个主应力。
解:
如图补充单元体如图
设
则AC上的切应力为60MPa
方向向下,设改面上的正应力为,
AB的面积为S,
则AC的面积为,
BC的面积为,
由单元体的平衡得,
;
由
==70MPa
∴±
±
65
110MPa;
0、MPa
三、如图所示结构,杆横截面面积cm2,抗弯截面模量cm3,材料的许用应力MPa。
圆截面杆,其直径mm,材料的弹性模量Gpa,比例极限MPa。
、、三处均为球铰约束,若已知:
m,m,kN,稳定安全系数,试校核此结构是否安全。
1、求外力:
,kN()
2、求内力:
:
作杆的弯矩图与轴力图
3、校核杆
由弯矩图可以看出,杆的危险截面发生在处
kNm
kN
危险截面上的危险点发生在AB杆的上部.
危险点应力大小MPa<
180MPa
杆满足强度条件.
4.校核杆
杆两端铰支.故
又
∴CD杆是细长杆
采用欧拉公式kN
∴
∴CD杆稳定
故此结构安全
四、平面刚架如图所示,为常量,试作其弯矩图。
1.求外力
1.1解除约束,选静定基如图.
1.2在静定基上加载荷,并作弯矩图.
1.3在静定基上加单位力,并作弯矩图.
1.4写出正则方程.
.
其中
2.作弯矩图
根据迭加原理,刚架的弯矩图就是外载的弯矩图与时的弯矩图的叠加如右上图:
五、直径mm的圆截面折杆,受
力与其他尺寸如图所示。
试计算点的第三
强度理论的相当应力。
1外力
2.计算点所在截面的内力
kNm
3.计算点的应力
MPa
4.计算点的第三强度理论相当应力
由公式得点的第三强度理论的相当应力
六、重为的物体从高度处自由落下,若已知梁的抗弯刚度为,支座的弹簧刚度为(产生单位长度变形所需的力),且,试求点的挠度。
由题得,
由能量法得
故点的挠度为:
第二套
1.某点为平面应力状态(如图所示),该点的主应力
分别为
AMPa、、;
BMPa、MPa、;
C、MPa、;
D、、MPa。
正确答案是B
2.关于弹性体受力后某一方向的应力与应变关系有如下论述:
正确的是B。
A有应力一定有应变,有应变不一定有应力;
B有应力不一定有应变,有应变不一定有应力;
C有应力不一定有应变,有应变一定有应力;
D有应力一定有应变,有应变一定有应力。
3.下面有关体积应变的几个论述,正确的是A、C。
A与平均应力成正比;
B与平均应力成反比;
C与三个相垂直面上的正应力之和有关;
D与平均应力无关。
4.下面有关应变能的几个论述,正确的是D。
A与载荷的加载次序有关,与载荷的最终值无关;
B与载荷的加载次序无关,与载荷的最终值无关;
C与载荷的加载次序有关,与载荷的最终值有关;
D与载荷的加载次序无关,与载荷的最终值有关。
5.关于斜弯曲变形的下述说法,正确的是.A、B、D。
A中性层与挠曲线所在的面正交;
B中性轴过横截面的形心;
C挠曲线在载荷作用面内;
D挠曲线不在载荷作用面内。
6.应用莫尔积分解题时,
A单位力(广义)只能加在载荷作用点处;
B单位力(广义)只能加在欲求位移的点处;
C只能加单位集中力;
D只能加单位集中力偶。
正确的是B。
7.压杆的稳定性,
B与压杆的临界力大小有关;
D与压杆的临界力大小无关。
正确答案是A、B
8.自由落体冲击时的动荷系数,
A与被冲击物的刚度有关;
B与自由落体下落的高度有关;
C与被冲击物的刚度无关;
D与冲击刚发生时,自由落体下落的速度有关。
正确答案是.A、B、D
9.图示交变应力的循环特征、平均应力、
应力幅度分别为
A-10、20、10;
B30、10、20;
C、20、10;
D、10、20。
正确答案是D
二、(14分)一点处的应力状态在两种坐标系中的表示方法分别如图a)和b)所示。
试确定未知的应力分量的大小与方向。
在坐标系下
MPa,MPa
由斜截面应力公式
MPa
从而MPa
负号表明方向与规定的正方向相反
方向与规定的正方向相同
方向与规定的正方向一致.
三、图示支架,斜杆BC为圆截面杆,直径d=45mm、长度l=1.25m,
材料为优质碳钢,=200MPa,E=200GPa。
若[n]st=4,试按BC
杆的稳定性
1、对点进行受力分析
由得,,
2、
两端铰支
可用欧拉公式
MPa,kN
故支架的许可载荷kN
此题为一次静不定问题
1、选静定基
2、在静定基上加载荷,作出其弯矩图
3、在静定基上加单位力,再作弯矩图
4、由正则方程得
弯矩图如上
五、(16分)杆与直径mm圆截面杆焊接在一起,成T字形结构,如图所示。
试计算点第三强度理论的相当应力。
以T字形结构为研究对象,D为坐标原点,DB为轴正向,DE为轴争相,为右手坐标系
N,N,N,N
将这四个力移点向,则内力为
N,Nm,Nm,Nm
则MPa,,MPa,MPa
按第三强度理论
六、(14分)重为的物体从高度处自由落下,若已知梁的抗弯刚度为,试求点的挠度。
1、将物体放在简支梁上,受力分析如图
由得,
,
则简支梁弯矩图如下
在点加单位力,则弯矩图如下
3、
第三套
一、作图示梁的剪力图和弯矩图,杆AB长2m,杆BC长1m,求出和。
1、画受力图,求支座反力AB=2mBC=1m(4分)
得
得
2、列剪力方程和弯矩方程:
坐标原点为A,x轴正向指向C点(10分)
AB段:
,
在A点,x=0,,在B点,x=2,
,
在A点,x=0,,在B点,x=2,
BC段:
,
,
在B点,x=2,,在C点,x=3,
时,即x=1时,有极值,
3、画剪力图和弯矩图(4分)
4、求和(2分)
由方程和图知,,
二、已知三向应力状态如图所示(图中应力单位:
MPa),GPa,
试求:
1)主应力;
2)主切应力;
3)形变应变能密度。
J/m
三、(12分)平面刚架ABC与二力杆CD构成如
图所示结构,并承受外力偶作用。
若、已知,刚架的抗弯刚度为,CD杆的抗拉刚度为,且。
试求CD杆的变形量。
1.选静定基
2.在静定基上加载荷并作图
3.在静定基上加单位力作图
由正则方程
四、圆截面杆,受横向外力F和绕轴线的外力偶作用。
由实验测得杆表面A点处沿
轴线方向的线应变,杆表面B点处沿与轴线成45°
方向的线应变。
材料的弹性模量E=200GPa,泊松比v=0.25,许用应力[s]=180MPa。
试按第三强度理论校核杆的强度。
解:
1、研究B点:
∴
∴MPa
2、研究A点:
MPaMPa
故杆安全
五、图示结构,A为固定端,B、C均为铰接。
若AB和BC杆可以各自独立发生弯曲变形(互不影响),两杆材料相同,其力学性能见下表。
已知:
d=80mm,a=120mm,l=3m。
若[n]st=2.5,试求该结构的许可轴向压力。
(GPa)
(MPa)
200
240
310
1.14
(1)杆
m,m,
杆
杆为大柔度杆:
kN,kN
(2)杆m,m
两端铰接:
为中柔度杆:
=kN,
kN
六、试大致绘出下图所示各梁的挠曲线。
七、以下5题为单选选择题
1、如右图所示,在平板和受拉螺栓之间垫上一个垫圈,可以提高_D_
A.螺栓的拉伸强度;
B.螺栓的挤压强度;
C.螺栓的剪切强度;
D.平板的挤压强度。
2、轴向拉伸细长杆件如图所示____B______
A.1-1、2-2面上应力皆均匀分布;
B.1-1面上应力非均匀分布,2-2面上应力均匀分布;
C.1-1面上应力均匀分布,2-2面上应力非均匀分布;
D.1-1、2-2面上应力皆非均匀分布。
9、塑性材料试件拉伸试验时,在强化阶段发生____D______
A.弹性变形;
B.塑性变形;
C.线弹性变形;
D.弹性与塑性变形。
10、图示十字架,AB杆为等直均质杆,o-o为圆轴。
当该
十字架绕o-o轴匀速旋转时,在自重和惯性力作用下杆
AB和轴o-o分别发生_____C_____
A.拉伸变形、压缩变形;
B.拉弯组合变形、压弯组合变形;
C.拉弯组合变形、压缩变形;
D.拉伸变形、压弯组合变形。
11、如图所示重量为的重物自由下落冲击梁,冲击时动荷系数C
A.;
B.;
C.;
D.。
附加题、长为,高为h的矩形截面悬臂梁AB,B端支撑在光滑刚性斜面上。
已知梁的
横截面面积为A;
材料的弹性模量为E,线膨胀系数为。
求当温度升高度时,梁内的最大正应力(梁的自重、轴力、剪力对弯曲变形的影响可忽略)。
这是一次超静定问题。
解除斜面对梁的约束,代以约束反力。
可正交分解为水平反力和铅垂反力(见图)。
设梁变形后,自由端上移至某位置,则因斜面倾角为,点的水平位移必等于其铅垂位移,即
此即变形协调方程。
式中,梁的伸长由两部分组成:
一是温升引起的伸长,二是轴向力引起的缩短。
而则由铅垂分力引起,故式又可写成
物理方程为
将式代入式,并考虑到,解得
最大弯矩为在固定端A引起的弯矩,其值为正:
对于本题,截面为矩形
(压应力)
第四套
一、(8分)单项选择与多项选择题(共4个小题,每小题2分,合计8分)
(注意:
多选或少选答案均不能得分!
)
2.下面有关强度理论知识的几个论述,正确的是D。
A.需模拟实际构件应力状态逐一进行试验,确定极限应力;
B.无需进行试验,只需关于材料破坏原因的假说;
C.需要进行某些简单试验,无需关于材料破坏原因的假说;
D.假设材料破坏的共同原因,同时,需要简单试验结果。
3.关于斜弯曲变形的下述说法,正确的是A、B、D。
A.是在两个相互垂直平面内平面弯曲的组合变形;
B.中性轴过横截面的形心;
C.挠曲线在载荷作用面内;
D.挠曲线不在载荷作用面内。
4.对莫尔积分(单位载荷法)的下述讨论,正确的是C。
A.仅仅适用于弯曲变形;
B.等式两端具有不相同的量纲;
C.对于拉压、剪、扭、弯等基本变形以及组合变形均适用;
D.仅仅适用于直杆
二、(12分)直径mm的横梁CD,由横
截面为矩形的支杆AB支承,尺寸如图所
示。
AB杆材料为Q235钢,其材料常数见
下表。
若横梁CD材料许用应力
MPa,支杆AB许用稳定安全系数
[n]st=3.0。
试求该结构所能承受的最大载
荷]。
(忽略截面剪力与轴力)
a
b
GPa
1、杆
1.1求反力
1.2.作内力图,杆
故可知最大值点为点
∴kN/m
2、杆
mm
三、(10分)平面刚架如图所示。
其各部分的抗弯刚度均为常量,均已知,试求点在铅垂方向的位移。
1.求静定反力
1.1选静定基
1.2在静定基上加载作图
1.3在静定基上加单位力作图
1.4正则方程:
2.作图
3.在点加单位力并作图
4.用图乘法求位移
四、(8分)圆截面杆受力如图,材料的弹性模量GPa,泊松比,许用应力MPa。
若已分别测得圆杆表面上一点沿轴线以及沿与轴线成45°
方向的线应变、,试按第三强度理论(最大切应力理论)校核该圆杆的强度。
,
∴MPaMPa
五、(8分)图示为某构件内危险点的应力状态(图中
应力单位为MPa),试分别求其第二、第四强度理论
的相当应力、()。
解:
1、画单元体
42.4
∴MPa,MPa,MPa
由第二强度理论得:
MPa
由第四强度理论得:
六、(4分)重量为的重物自由下落冲击梁的点,梁的抗弯刚度为常量,若、、、均已知,试推出的转角的表达式。
动载荷系数为
(顺时针)
七、用力法计算图(a)所示桁架,求各杆轴力。
常数。
(1)选取基本结构。
(2)建立力法方程为
kN
(3)由叠加原理得出各杆轴力如图所示。
第五套
一、(8分)单项选择题(共4个小题,每小题2分,合计8分)
1.材料的失效模式B。
A只与材料本身有关,而与应力状态无关;
B与材料本身、应力状态均有关;
C只与应力状态有关,而与材料本身无关;
D与材料本身、应力状态均无关。
2.关于偏心拉伸(压缩)变形的下述说法,正确的是.B。
A只发生平面弯曲这一种变形;
B中性轴通过横截面的形心;
C中性轴不通过横截面的形心;
D只发生拉伸(压缩)这一种变形。
3.对莫尔积分(单位载荷法)的下述讨论,正确的是C。
A仅仅适用于弯曲变形;
B等式两端具有不相同的量纲;
C等式两端具有相同的量纲;
D仅仅适用于曲杆。
二、(12分)直径mm的横梁CD,由直径mm的支杆AB支承,尺寸如图所示。
AB杆材料为Q235钢,其材料常数见下表。
若横梁CD材料许用应力MPa,AB支杆许用稳定安全系数[n]st=3.0。
试求该结构所能承受的最大载荷。
三、平面刚架如图所示。
其各部分的抗弯刚度均为常量,
试求点在铅垂方向的位移。
1.求静不定反力
1.2在静定基上加载荷作图
2.作图
四、如图所示等圆截面半圆环小曲率曲杆,圆杆直径为,沿曲杆曲线受垂
直于轴线平面且集度为的均匀载荷作用。
求该杆自由端点的z方向
的铅垂位移、绕轴的转角和绕轴的转角(必须按能量法计算,且
),用抗弯刚度EI和抗扭刚度GI表示最后结果。
1、.
.
2、在A点沿方向加单位力得,,.
积分得方向的位移为
3、单独施加绕轴的单位力偶矩时 ,.
4、单独施加绕轴加单位力偶 ,.
此处
.,
五、解:
kN(压),
m
(压),m
m,kNm
参考第一套五题的解)解:
由公式得
点的第三强度理论的相当应力
六、(8分)图示为某构件内危险点的应力状态(图中应力单位为MPa),试分别求其第二、第四强度理论的相当应力、()。
, MPa, MPa
七、(4分)重量为的重物以速度水平运动,冲击梁的点,梁的抗弯刚度为常量,若、、、均已知,试推出的转角的表达式。
∵,
,,
八、(15分)如图所示悬臂梁,在离固定端2L处连接长度为L、截面为两根竖向杆,且在A端点两杆均与横梁铰接,B端亦铰支。
梁上作用三角形分布载荷,试问当为何值时竖向赶杆会失稳?
(试用文字公式表示)
1、解静不定.
1.1静定基如图所示.
1.2在静定基上加载荷.
, .
1.3在静定基上加单位力. , .
1.4写正则方程.,其中
2、对于杆, , ,
.
若,则,
当超过此临界值时会失稳。
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