哈工大材料力学试卷及答案

一、填空题：请将正确答案写在划线内（每空1分，计16分）⒈工程构件正常工作的条件是――――――――――――、、――――――――――――、―――――――――――――。⒉工程上将延伸律δ的材料称为脆性材料。⒊矩形截面梁横截面上最大剪应力max出现在―――――――――――各点，其值max-------------。4．平面弯曲梁的q、Fs、M微分关系的表达式分别为--------------、、-------------、、----------------。5．四个常用的古典强度理论的表达式分别为―――――――――――――――――、―――――――――――――――――――――、――――――――――――――、―――――――――――――――――――――――――――――――――。6．用主应力表示的广义虎克定律为―――――――――――――――――――――；――――――――――――――――――――――；－―――――――――――――――――――――――。二、单项选择题⒈没有明显屈服平台的塑性材料，其破坏应力取材料的――――――――――――。⑴比例极限p；⑵名义屈服极限2.0；⑶强度极限b；⑷根据需要确定。２．矩形截面的核心形状为----------------------------------------------。⑴矩形；⑵菱形；⑶正方形；⑷三角形。3．杆件的刚度是指――――――――――――――－。⑴杆件的软硬程度；⑵杆件的承载能力；⑶杆件对弯曲变形的抵抗能力；⑷杆件对弹性变形的抵抗能力；4.图示二向应力单元体，如剪应力改变方向，则―――――――――――――。⑴主应力的大小和主平面的方位都将改变；⑵主应力的大小和主平面的方位都不会改变；⑶主应力的大小不变，主平面的方位改变；⑷主应力的大小改变，主平面的方位不变。5、图示拉杆头和拉杆的横截面均为圆形，拉杆头的剪切面积A＝――――――――――――。A.DhB.dhC.4/2dD.4/)(22dD6、当系统的温度升高时,下列结构中的――――――――――不会产生温度应力.ABCD三、简答题（每小题6分，计12分）１．支承情况不同的圆截面压杆如图所示，已知各杆的直径和材料均相同且都为大柔度杆。①若只考虑纸平面内的稳定，问：那个杆的临界力最大？②若在保持截面的面积不变的条件下将各压杆的截面改成正方形，试问各压杆的稳定性是提高了还是降了？２．分别按第三和第四强度理论设计弯扭组合变形杆件的截面,按第三强度论设计的杆件截面比按第四强度理论设计的截面那个大？为什麽？四、（１2分）某形截面的外伸梁如图所示,已知：mm600l,截面对中性轴的惯性矩46mm1073.5zI,mm721y,mm382y。梁上的荷载kN9,kN2421FF。材料的许用拉应力aMP30t,许用压应力aMP90c，试校核梁的强度。五、（14分）荷载Ｆ作用在梁AB及CD的联接处，试求每根梁在连接处所受的力。已知其跨长比和刚度比分别为54232121EIEIll和得分评卷人六、（１４分）承受均布荷载的矩形截面简支梁如图所示,F的作用线通过截面形心且与y轴成15角，已知m4l，mm80b，mm120h，材料的容许应力MPa10，试求梁容许承受的最大荷载maxF七、（１４分）矩形截面受压柱如图所示，其中1F的作用线与柱轴线重合，2F的作用点位于ｙ轴上，kN8021FF，mm240b，2F的偏心距mm100e。求（１）柱的横截面上不出现拉应力时的h最小尺寸；（２）当h确定后求柱横截面上的最大压应力。一、判断题：正确的划√，错误的划×（每小题2分,计10分）1、对于没有屈服极限的塑性材料，通常将总应变为0.2%时的应力值，定为屈服强度，并以2.0P表示。（）2、空心截面与实心截面比较，由于充分发挥了截面各点的承载能力，因此是扭转变形的合理截面形状。（）3、不论荷载怎样变化，简支梁的最大挠度可用梁跨中截面的挠度来代表。（）4、若压力作用点离截面核心越远，则中性轴离截面越远。（）5、塑性铰单向自由转动,形成塑性铰处弯矩为零。（）二、单项选择题：请将正确答案的序号填入划线内（每小题2分,共12分）1、塑性材料冷作硬化后，材料的力学性能发生了变化。试判断以下结论哪一个是正确的（）：A．屈服应力提高，弹性模量降低；B．屈服应力提高，塑性降低；C．屈服应力不变，弹性模量不变；D．屈服应力不变，塑性不变。2、在图所示状态中，按剪应力互等定理，相等的是______。A.τ1＝－τ2；B.τ2＝－τ3；C.τ3＝－τ4；D.τ4＝－τ2；3、等直梁受载如图所示.若从截面C截开选取基本结构,则_____.A.多余约束力为FC，变形协调条件为ωC=0;B.多余约束力为FC，变形协调条件为θC=0;C.多余约束力为MC，变形协调条件为ωC=0;D.多余约束力为MC，变形协调条件为θC=0;4、图示三根压杆，横截面面积及材料各不相同，但它们的相同。A.长度因数；B.相当长度；C.柔度；D.临界压力5、构件由突加荷载引起的应力，是相应静载引起应力的。A．一倍（1dK）B．二倍（2dK）C．三倍（3dK）D．四倍（4dK）6、图示拉杆头和拉杆的横截面均为圆形，拉杆头的剪切面积和挤压面积分别为（）。A.Dh，4/2dB.dh，4/)(22dDC.4/2d，4/2DD.4/)(22dD，dh三、填空题（每空2分，共10）1、直径为D的实心圆轴，最大的容许扭矩为T，若将轴的横截面积增加一倍，则其最大容许扭矩为______。2、图示为某点的应力状态，其最大切应力τmax=_____MPa。3、若构件内的应力随时间作交替变化，则该应力称为，构件长期在此应力作用下，会发生无明显塑性变形的骤然断裂，这种破坏现象称为。４、杆件的刚度代表杆件的能力。５、图示低碳钢拉杆的外表面上有斜线，当杆件变形时，请将杆上斜线新的位置画在图上，低碳钢的破坏是由应力引起的。四、作图题（13分）画出所示梁的剪力图和弯矩图，在图上注明控制截面的Fs和M的值，并指出剪力和弯矩绝对值的最大值。五、计算题（17分）1图示为一矩形截面铸铁梁，受两个横向力作用。（1）从梁表面的A、B、C三点处取出的单元体上，用箭头表示出各个面上的应力。（2）定性地绘出A、B、C三点的应力圆。（3）在各点的单元体上，大致地画出主平面的位置和主应力的方向。（4）试根据第一强度理论，说明（画图表示）梁破坏时裂缝在B、C两点处的走向。六、计算题（12分）铸铁梁受荷载情况如图示。已知截面对形心轴的惯性矩Iz=403×10－7m4，铸铁抗拉强度［σ＋］=50MPa，抗压强度［σ－］=125MPa。试按正应力强度条件校核梁的强度。七、计算题（13分）图示结构中,AC为刚杆,CD杆的材料为Q235钢,C、D两处均为球铰,已知d=20mm,材料的E=200Gpa,MPas235,稳定安全因数0.3stn.试确定该结构的许可荷载。八、计算题（10分）作等直杆的轴力图一、判断题：正确的划√，错误的划×（每小题2分,计10分）1、对于没有屈服极限的塑性材料，通常将弹性应变为0.2%时的应力值，定为屈服强度，并已2.0P表示。（）2圆轴扭转时，实心截面上没有切应力等于零的点。（）3、在变截面梁中，最大正应力不一定出现在弯矩值最大的截面上。（）4、承受斜弯曲的杆件，其中性轴必然通过横截面的形心，而且中性轴上正应力必为零。5、在通过截面形心的一对坐标轴中，若有一个为对称轴，则该对称轴就是形心主惯性轴。二、单项选择题：请将正确答案的序号填入划线内（每小题2分,共12分）1、关于低碳钢试样拉伸至屈服时，有以下结论，请判断哪一个是正确的：A．应力和塑性变形很快增加，因而认为材料失效；B．应力和塑性变形虽然很快增加，但不意味着材料失效；C．应力不增加，塑性变形很快增加，因而认为材料失效；D．应力不增加，塑性变形很快增加，但不意味着材料失效。2、悬臂梁由两根槽钢背靠背(两者之间未作任何固定连接)叠加起来放置,构成如图示.在载荷作用下,横截面上的正应力分布如图_________所示.ABCD3、当系统的温度升高时,下列结构中的____不会产生温度应力.ABCD4、现有两种说法：（1）塑性材料中若某点的最大拉应力σmax=σs，则该点一定会产生屈服；（2）脆性材料中若某点的最大拉应力σmax=σb，则该点一定会产生断裂，根据第一、第四强度理论可知，说法.A.（1）正确、（2）不正确；B.（1）不正确、（2）正确；C.（1）、（2）都正确；D.（1）、（2）都不正确。５、长度系数的物理意义是。A．压杆绝对长度的大小；B.对压杆材料弹性模数的修正C.将压杆两端约束对其临界力的影响折算成杆长的影响D.对压杆截面面积的修正。6、在电梯内放置重量为W的重物，若电梯以重力加速度下降，则重物对电梯的压力。A．加大B.减少C.为零D.不变三、填空题（每空2分，共14分）1、实心圆轴，两端受扭转外力偶矩作用。直径为D时，设轴内的最大剪应力为τ，若轴的直径改为D/2，其他条件不变，则轴内的最大剪应力变为______。2、对于作匀加速直线运动和等速转动的构件，其内力的求解与静力学方法相似，仅需加上即可。3、纯剪切状态属于（单、双、三）向应力状态。４、工程构件正常工作的条件是足够的强度、足够的刚度和。５、对于超静定结构，当未知力个数多于平衡方程个数时，需补充条件，来求解问题。6、用积分法求图示梁的挠度时，确定积分常数的条件是。并画出挠曲线的大致形状。四、作图题（共13分）画出所示梁的剪力图和弯矩图，在图上注明控制截面的Fs和M的值，并指出剪力和弯矩绝对值的最大值。五、计算题图示等直圆杆，已知外力偶矩MA=2.99kN·m，MB=7.20kN·m，MC=4.21kN·m，许应切应力［τ］＝70MPa，许可单位长度扭转角［φ’］=1(°)/m，切变模量G=80GPa。试确定该轴的直径d。（共11分）六、计算题在受集中力偶矩Me作用的矩形截面简支梁中，测得中性层上k点处沿45o方向的线应变为o45，已知材料的E,ν和梁的横截面及长度尺寸b,h,a,l.得分评卷人试求集中力偶矩Me。（13分）七、计算题Q235钢制成的矩形截面杆,两端约束以及所承受的载荷如图示（（a）为正视图（b）为俯视图），在AB两处为销钉连接。若已知L＝2300mm，b＝40mm，h＝60mm。材料的弹性模量E＝205GPa。试求此杆的临界载荷。(14分)八、计算题图示木梁受以可移动荷载F=40kN作用.已知MPa10,MPa3。木梁的截面为矩形,其高宽比23bh。试选择梁的截面尺寸。(13分)一、填空题：请将正确答案写在划线内（每空1分，计16分）1．足够的强度，足够的刚度，足够的稳定性；2．000052；3．中性轴上各点，AFτsmax23；4．qxMFxMqxF22ssdd,dd,dd；5．313321211,,σσσσσνσσσσrrtr213232221421σσσσσσσr；6．32111σσνσEε，13221σσνσEε，21331σσνσEε。二、单项选择题：请将正确答案的序号填入划线内（每小题3分，计１8分）1．（２）；２．（２）；３．（４）；４．（３）．5.（2）6.（1）三、简答题（每小题6分，计12分）１．（ｄ），提高了；２．按第三强度理论设计的轴径大，因为按第三强度理论3122)32(TMσπd按第四强度理论3122)75.032(TMσπd四、（１2分）（步骤（１）正确，3分；步骤（２）4分、（３）正确，５分）（a）(b)解:⑴画梁的弯矩图,如图b示.⑵校核最大拉应力。由图可知BCMM5.1,21895.1yy，所以12yMyMBC，故知最大拉应力在B截面的上边缘各点t661max,MPa6.221073.572108.1