11材料力学试题及答案.docx

11材料力学试题及答案.docx

《11材料力学试题及答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《11材料力学试题及答案.docx（60页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

11材料力学试题及答案

学年第二学期材料力学试（A卷）

1、图示刚性梁AB由杆1和杆2支承，已知两杆的材料相同，长度不等，横截面积分别为Ai和A2，若载荷P使刚梁平行下移，则其横截面面积（）。

Ai〈A2

Ai〉A2

Ai、A2为任意

个？

答：

（）

扭矩Mt与剪应力Tp的关系Mt=/atppdA

变形的几何关系（即变形协调条件）

剪切虎克定律

D、全部

a、

（1）B、

（1）

（2）C、

（1）

（2）（3）

3、二向应力状态如图所示，其最大主应力c1=（）

A、c

题一、3图

4、高度等于宽度两倍（h=2b）的矩形截面梁，承受垂直方向的载荷，若仅将竖放截面改为平放截面，其它条件都IF

不变，则梁的强度（）

T

K--

1U

题一、4

A、提高到原来的

B、提高到原来的

C、

则Pl/P2=（）

E1

[一

题一、5图

16

二题图

三、如图所示直径为d的圆截面轴，其两端承受扭转力偶矩m的作用。

设由实验测的轴表面上与轴线成45°方向的正应变，试求力偶矩m之值、

材料的弹性常数E、卩均为已知。

（15分）

三题图

四、电动机功率为9kW，转速为715r/min,皮带轮直径D=250mm,

主轴外伸部分长度为l=120mm,主轴直径d=40mm,〔6〕=60MPa,用

第三强度理论校核轴的强度。

（15分）

EI，试求冲击时刚架D处的垂直位移。

（15分）

八、

BD的直径D=40mm。

规定杆BD

结构如图所示，P=15kN，已知梁和杆为一种材料，E=210GPa。

梁

ABC的惯性矩l=245cm4，等直圆杆

的稳定安全系数nst=2。

求aBD杆承受的压力。

学年第二学期材料力学试曙卷）

A、材料力学主要研究各种材料的力学问题

B、材料力学主要研究各种材料的力学性质

C、材料力学主要研究杆件受力后变形与破坏的规律

D、材料力学主要研究各种材料中力与材料的关系

2、有两根圆轴，一根为实心轴，直径为D1，另一根为空心轴，内外

径比为d2/D2=0.8。

若两轴的长度、材料、轴内扭矩和产生的扭转角均

相同，则它们的重量之比W2/W1为（）

A、0.74B、0.62C、0.55D、0.473、低碳钢拉伸试件的应力-应变曲线大致可分为四个阶段，这四个阶段

是（）

A、弹性变形阶段、塑性变形阶段、屈服阶段、断裂阶段

B、弹性变形阶段、塑性变形阶段、强化阶段、颈缩阶段

C、弹性变形阶段、屈服阶段、强化阶段、断裂阶段

D、弹性变形阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段4、高度等于宽度两倍（h=2b）的矩形截面梁，承受垂直方向的载荷，若

仅将竖放截面改为平放截面，其它条件都不变，则梁的强度（

则Pl/P2=（）

题一、5图

16

、作图示刚架的轴力图、剪力图、弯矩图。

（15分）

二题图

三、如图所示直径为d的圆截面轴，其两端承受扭转力偶矩m的作用。

设由实验测的轴表面上与轴线成45°方向的正应变，试求力偶矩m之值、

材料的弹性常数E、卩均为已知。

（15分）

三题图

四、电动机功率为9kW，转速为715r/min,皮带轮直径D=250mm,

主轴外伸部分长度为l=120mm,主轴直径d=40mm,〔6〕=60MPa,用第三强度理论校核轴的强度。

（15分）

C——rMi电:

五、如图所示，重物Q由高度H处自由下落，落在AB梁的中点C处,设EI=常数，求这时C点挠度&。

（15分）

Q□«[-

II

I/2/2

五题图

六、图示刚架，已知刚架各梁抗弯刚度为EI,求:

1）C点支座反力;

2）作刚架弯矩图。

（20分）

二、选择题（20分）

1、下列结论中正确的是（）

A、材料力学主要研究各种材料的力学问题

B、材料力学主要研究各种材料的力学性质

c、材料力学主要研究杆件受力后变形与破坏的规律

D、材料力学主要研究各种材料中力与材料的关系

个？

答：

（）

变形的几何关系（即变形协调条件）

剪切虎克定律

（T

C、

―—*

4（T

T

题一、3图

径比为d2/D2=0.8。

若两轴的长度、材料、轴内扭矩和产生的扭转角均

相同，则它们的重量之比W2/W1为（）

A、0.74B、0.62C、0.55D、0.475.已知图示二梁的抗弯截面刚度EI相同，若二者自由端的挠度相等,

C、

则Pl/P2=（）

J"F彳

El

畀

i•~*命一」

t一

T

题一、5图

16

、作图示刚架的轴力图、剪力图、弯矩图。

（15分）

1

二题图

三、如图所示直径为d的圆截面轴，其两端承受扭转力偶矩m的作用。

设由实验测的轴表面上与轴线成45°方向的正应变，试求力偶矩m之值、材料的弹性常数E、卩均为已知。

（15分）

三题图

四、如图所示，未开启的易拉罐上沿其轴向粘贴有一应变片，其半径厚度之比为200。

打开易拉罐，应变片变化为170X10-6，试求罐内压P。

设这时E=68GPa尸0.33。

（15分）

四题图

五、悬臂梁ACB由铸铁材料制成，其许用拉应力[（t]=40MPa,许用压

应力[（c]=160MPa,载荷Fp=44kN，梁截面为T型，lz=101.8X106mm4,

尺寸如图，试校核其强度。

（15分）

hnon►

♦利+1

A

B

It-

EI，求:

五题图

六、图示刚架，已知刚架各梁抗弯刚度为

1）C点支座反力；2）作刚架弯矩图。

（20分）

六题图

山西农业大学-学年第二学期课程考试试卷卷）

二、选择题

50MPa

4、两根材料和柔度都相同的压杆，

A临界应力一定相等，临界压力不一定相等

B临界应力不一定相等，临界压力一定相等

C临界应力和临界压力一定相等

D临界应力和临界压力不一定相等

5、图示交变应力循环特征r，应力振幅Ta和平均应力Tm分别为

r=2,Ta20MPa,Tm=—10Mpa

r=2,Ta—40MPa,Tm=10Mpa

r=—2,Ta30MPa,Tm=—10Mpa

6、图示十字架，AB杆为等直均质杆，0-0为圆轴。

当该十字架绕0-0轴匀速旋转时，在自重和惯性力作用下杆AB和轴0-0分别发生

A

B

C

D

1、

拉伸变形、压缩变形；

拉弯组合变形、压弯组合变形;

拉弯组合变形、压缩变形；拉伸变形、压弯组合变形。

I:

二、计算题（共80分，适用农机、机制、建环）

（15分）梁受载荷如图所示，请画出梁的剪力图，弯矩图。

Jf

2、（15分）已知平面应力状态如图所示（单位为MPa,试用解析法求

1、主应力及主平面，并画出正应力单元体。

2、面内最大剪应力。

20

校核A端外表面点b的强度（忽略剪力影响）。

4题图

3、（10分）一受扭转的圆轴，直径d=260mm，材料的的弹性模量E=

200GPa,泊松比V=0.3,现用变形仪测得圆轴表面与轴线成45方向的线应变£45=5.2X10-4。

试求转矩m。

1,L厂」

-Z-U

1」

dr

#rt

4、（15分）直径d60mm勺圆截面折杆，A端固定，受力与其他尺寸如图所示。

若材料的许用应力[]100MPa，试按最大剪应力强度理论（第三强度理论）

5题图

5、

（15分）平面刚架如图所示。

其各部分的抗弯刚度均为常量EI,已

知rn。

、a，试求点D在铅垂方向的位移Vd。

（忽略截面剪力与轴力）

6、（10分）重为Q的物体从高度h处自由落下，若已知梁的抗弯刚度为

EI

k

El，支座的弹簧刚度为k（产生单位长度变形所需的力），且试求C点的挠度。

f

2/

山西农业大学006-200学年第二学期课程考试试卷卷）四、选择题（每题4分，共20分）

1、ABCD

材料的失效模式0

只与材料本身有关，而与应力状态无关;与材料本身、应力状态均有关；

只与应力状态有关，而与材料本身无关;与材料本身、应力状态均无关。

2、图中应力圆ab、c表示的应力状态分别为二向应力状态、纯剪切应力状态、三向应力状态；单向拉应力状态、单向压应力状态、三向应力状态；单向压应力状态、纯剪切应力状态、单向拉应力状态;单向拉应力状态、单向压应力状态、纯剪切应力状态。

ABCD

正确答案是

rL

rr

与压杆所承受的轴向压力大小有关;与压杆的柔度大小有关；

与压杆所承受的轴向压力大小有关;与压杆的柔度大小无关。

3、关于压杆临界力的大小，说法正确的答案是

A

B

C

D4、图示交变应力的循环特征r、平均应力m、应力幅值a的值分别是

5、如图所示重量为Q的重物自由下落冲击梁，冲击时动荷系数

kd

kd

kd1

A'I

A

B

C

二、计算题

1、（16分）简支梁受载荷如图所示，请画出梁的剪力图，弯矩图。

4kN/m

□B

2、（15分）已知三向应力状态如图所示（图中应力单位：

MPa）,

SO

求：

1）主应力；2）主切应力；3）形变应变能密度u

3、（16分）圆截面杆，受横向外力F和绕轴线的外力偶m0作用。

验测得杆表面A点处沿轴线方向的线应变0410"，杆表面

4

处沿与轴线成45方向的线应变453.7510。

材料的弹性模量

200GPa,泊松比V=0.25，a=0.25L，L=800mm，d=60mm。

试求横向外力F和绕轴线的外力偶m0。

4、（16分）精密磨床砂轮轴如图所示（单位：

mm），已知电动机功率

N=3kW,转速n=1400rpm,转子重量Qi=101N,砂轮直径D=25mm,砂轮重量Q2=275N，磨削力Py/Pz=3，轮轴直径d=50mm,材料为轴承

钢，[]60MPa，试用第三强度理论校核轴的强度。

5、（17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m°作用。

若m0、a已知，刚架的抗弯刚度为EI，CD杆的抗拉刚

度为EA，且EA

3EI

2a2。

试求CD杆的变形量I。

AC

m。

6、（17分）用积分法求梁B点的挠度和转角，梁的EI,L已知。

1I

亦t八II八I4E

/

山西农业大学006-200学年第二学期课程考试试卷卷）五、选择题（每题4分，共20分）

1、轴向拉伸细长杆件如图所示，贝U正确答案是

2

ABCD

2

1-1、2-2面上应力皆均匀分布；

1-1面上应力非均匀分布，2-2面上应力均匀分布;

1-1面上应力均匀分布，2-2面上应力非均匀分布;1-1、2-2面上应力皆非均匀分布。

2、一点的应力状态如右图所示，则其主应力

A

B

C

D

30MPa、100MPa、50MPa

50MPa、30MPa、-50MPa

50MPa、0、-50MPa

-50MPa、30MPa、50MPa

正确答案是

SOMPa

3分别为

30MPa

3、对莫尔积分

A只适用于弯曲变形;

1El的下述讨论，正确的是

B等式两端具有不相同的量纲；

C对于基本变形、组合变形均适用;

D只适用于直杆。

4、图示交变应力的循环特征r、平均应力m、应力幅值a的值分别是

（应力单位为阪曲

5、如图所示重量为Q的重物自由下落冲击梁，冲击时动荷系数

kd

kd

二、计算题（共80分，信息学院学生做1、2、3、4、6,非信息学院学生做1、2、3、4、5）

1、（16分）q、a已知，试作梁的剪力、弯矩图。

2a.

2、（15分）已知平面应力状态如图所示（单位为MPa），试用解析法求1、主应力及主平面，并画出正应力单元体。

2、面内最大切应力。

20

Tho

3、（16分）由五根直径为d=50mm的圆钢杆组成正方形结构，如图所示，结构连接处均为光滑铰链，正方形边长a=1m，材料Q235钢，试

cr（2350.00682）Mpa。

）

4、（16分）精密磨床砂轮轴如图所示（单位：

mm），已知电动机功率

N=3kW,转速n=1400rpm,转子重量Qi=101N,砂轮直径D=25mm,砂轮重量Q2=275N，磨削力Py/Pz=3，轮轴直径d=50mm,材料为轴承

钢，[]60MPa，试用第三强度理论校核轴的强度。

5、（17分）平面刚架如图所示。

其各部分的抗弯刚度均为常量EI,m0、a试求点D在铅垂方向的位移Vd。

（忽略截面剪力与轴力）

6、（17分）用积分法求梁B点的挠度和转角，梁的EI，L已知。

]I

亦tb丄+4J4y4B

/!

q

■k

山西农业大学007-200学年第二学期课程考试试卷卷）

六、选择题（每题4分，共20分，机制、农机做

1-5，建环做1-4，6）

1、设轴向拉伸杆横截面上的正应力为T,则450斜截面上的正应力和

剪应力。

A分别为T/2和TB均为T

C分别为T和T/2D均为T/2

3、图示铆接件，若板与铆钉为同一材料，且已知[Tjy]=2[T]，为充分提高材料的利用率，贝恂卩钉的直径d应为

d=4t/nD

o

d=8t/n

3一点的应力状态如右图所示，则其主应力

A

B

C

1、2、3分别为

30MPa、100MPa、50MPa

50MPa、30MPa、-50MPa

50MPa、0、-50MPa

-50MPa、30MPa、50MPa

IsoMPa

D

30MPa

4、两根材料和柔度都相同的压杆，

A临界应力一定相等，临界压力不一定相等

B临界应力不一定相等，临界压力一定相等

C临界应力和临界压力一定相等

D临界应力和临界压力不一定相等

5、图示交变应力循环特征Y,应力振幅Ta和平均应力Tm分别为

尸2,Ta20MPa,Tm=—lOMpa

6、图示十字架，AB杆为等直均质杆，0-0为圆轴。

当该十字架绕0-0轴匀速旋转时，在自重和惯性力作用下杆AB和轴0-0分别发生

A

B

C

D

拉伸变形、压缩变形；

拉弯组合变形、压弯组合变形;

拉弯组合变形、压缩变形；

拉伸变形、压弯组合变形。

丄0

11

二、计算题（共80分）

1、（15分）梁受载荷如图所示，请画出梁的剪力图，弯矩图。

r1

rJ

1i11,

a*

——-2

ar

L

'a•

A

D

题答准不内线封

2、（15分）已知平面应力状态如图所示（单位为MPa,试用解析法求

1、主应力及主平面，并画出正应力单元体。

2、面内最大切应力。

20

Tho

3、（10分）一受扭转的圆轴，直径d=260mm，材料的的弹性模量E=

200GPa,泊松比V=0.3,现用变形仪测得圆轴表面与轴线成45方向的线应变£=5.2X10-4。

试求转矩m。

（第三强度理论）校核A端外表面点b的强度（忽略剪切）。

4、（15分）直径d60mm的圆截面折杆，A端固定，受力与其他尺寸如图所示。

若材料的许用应力[]100MPa，试按最大切（剪）应力强度理论

5（15分）平面刚架如图所示。

其各部分的抗弯刚度均为常量EI,m。

、a试求点D在铅垂方向的位移Vd。

（忽略截面剪力与轴力）

6、（10分）重为Q的物体从高度h处自由落下，若已知梁的抗弯刚度为

EI

k-V

EI，支座的弹簧刚度为k（产生单位长度变形所需的力），且l3

试求c点的挠度。

[I。

21

山西农业大学007-200学年第二学期课程考试试卷卷）七、选择题（每题4分，共20分）

fl

M（x）M（x）dx

El

只适用于弯曲变形；等式两端具有不相同的量纲；对于基本变形、组合变形均适用;只适用于直杆。

〔应力单位为MPei）

D垂直

C平行

二、计算题（共80分）

已知平面应力状态如图所示（单位为MPa，试用解析法求2、面内最大切应力。

20

Tho

2、

3、（15分）皮带轮传动轴如图所示，皮带轮1的重量Wi800N,直径

d10.8m，皮带轮2的重量W21200N,直径d?

1m，皮带的紧边拉

力为松边拉力的二倍，轴传递功率为100kW,转速为每分钟200转。

轴材料为45钢，[]80MPa，试求轴的直径。

W1

4、（10分））直径d60mm的圆截面折杆，受力与其他尺寸如图所示。

试计算点a的第三强度理论的相当应力。

5、（15分）总长度为I，抗弯刚度为El的悬臂梁AB承受分布载荷q,试用能量法求截面B的挠度和转角。

q

A/

6、（10分）重量为Q的重物以速度V水平运动，冲击梁的B点，梁的抗弯刚度EI为常量，若Q、El、丨、V均已知，试推出B的转角d的表达式。

^5—B\r

c

El

2006-2007

（2）材料力学试卷A答案

一、选择题

1、

2、

3、

4、

5、

C

二、计算题

1、简支梁受载荷如图所示，请画出梁的剪力图，弯矩图。

RaI

*

4kN/mtRb

CA

9kN

2.75m

mB0Ra

3.7592.754

2

Ra

0.9KN

Fy0Rb

RA943.75

Rb

5.1KN

Fq（KN）

0.9

5.9

C

3.1

5.1

C1.1

3.25125

M（KNm）

剪力方程和弯矩方程:

AC段:

Fq（x）Ra

0.94x；

M（x）Ra

X0.9x2x2

2

CB

Fq（x）4

（3.75x）

Rb

9.94x

M（x）

5.1（3.75

x）

（3.75X）2

2

根据上面方程容易求出驻点、

2、

零点和剪力、弯矩的极值，如图。

65.3MPa,250MPa,3

15.3MPa

12

Uf

7.65MPa,23

11.9103J/m3

32.65MPa,

1340.3MPa

3、

O0

E080MPa,

xy

（1

E45

）

60MPa

y

Qs

Pl

130

240

Z

20.5

Mx（Nm）

603.85

n

D

进而可以求出磨削力:

Pz

20.5N

1400

故可以求出

My

Mz

弯矩

max

max

Mx1640N；

Py3Pz

4920N

My和Mz的极值:

Pz130103213.2Nm

（PyQ2）130103603.85Nm

My

max

lMzL

J213.22603.852

640.38Nm

第三强度理论:

（^Fw"64。

.38220.5252.2MPa[]

故该轴满足强度要求。

5、

11

2a3

EI

1F

存。

，Xl

11

i6am0

11

16EAm0

6、

I3qi

6EI

Vb

ql4

8EI

2006-2007

（2）材料力学试卷B答案

选择题

1、

2、

3、

4、

5、

B

B

C

D

C

二、计算题

1、

q、a已知，试作梁的剪力、

弯矩图。

2

q半

1

11HITr

B1

A7

2a

._a_

20

tg20

max

3、

2xy

托0

0.8

xy

2

xy

B

C

P

0

D

应用截面法容易求出:

1xy

2

3

50

2

V

50

~2

19020'

32MPa

AB、AD、BC、DC四根压杆的内力Ni

P

72

结构临界载荷:

Per

l

4a

4

11

i

d

0.05

xy、2

）

2

（20）2

BD拉杆的内力

80

（235

0.0068

Per

531.7KN

2xy

57

MPa

7

n2p

y

Qs

Pl

130

240

Z

20.5

Mx（Nm）

603.85

n

D

进而可以求出磨削力:

Pz

20.5N

1400

故可以求出

My

Mz

弯矩

max

max

Mx1640N；

Py3Pz

4920N

My和Mz的极值:

Pz130103213.2Nm

（PyQ2）130103603.85Nm

My

max

lMzL

J213.22603.852

640.38Nm

第三强度理论:

（^Fw"64。

.38220.5252.2MPa[]

故该轴满足强度要求。

5、

11

2^

3E?

，

1F

2

a

——m。

3EI

X1ma

Vd

5a2

m。

24EI（向下）

6、

I3qi

6EI

Vb

ql34

8EI

2007-2008

（2）材料力学试卷A答案

1、

2、

3、

4、

5、

6、

选择题

D

D

B

A

C

C

二、计算题

1、简支梁受载荷如图所示，请画出梁的剪力图，弯矩图。

Rc丄（qa2qa2.5aqa2）-qa2a4

2、

3/4qa

20

THo

2xy

50

\2

J50（20）2

57

MPa

7

tg20

2xy

0.8

xy

19020'

（）2

W2）

3、m=125.7N/m

max

2

xy

32MPa

4、x82.2MPa,

5、

xy

1634MPa,

r388.5MPa<[

180MPa

11

2a3

3E?

，

1F

2

a

——m。

3EI

Vd

5a2

m。

24EI（向下）

6、

Vdc

3

18EIh）5Ql

5QI3）9EI

四、

1、

2、

3、

4、

5、

iqa

■C

选择题

A

C

C

D

B

、计算题

1、q、a已知，试作梁的剪力、弯矩图。

2

qa

AA

2a

tg20

max

3、解:

扭矩:

皮带拉力

内力分析

2xy

50

2

0.8

xy

19020'

x

"~2