材料力学习题集(全且附有标准答案)
刘鸿文（高教版） 材料力学习题集（附有答案） 第一章:绪论 一、填空 1 .构件在外荷载作用下具有抵抗破坏的能力为材料 的（ ）；具有一定的抵抗变形的能力为材料的（ ） ；保持其原有平衡状态的能力为材料的（ ）。 2 .现代工程中常用的固体材料种类繁多，物理力学 性能各异。所以，在研究受力后物体（构件）内部 的力学响应时，除非有特别提示，一般将材料看成 由（ ）、（ ）、（ ）的介质组成。 答案： 答案： 强度、刚度、稳定性。 连续性、均匀性、各向同性。 3 .构件所受的外力可以是各式各样的，有时是很复杂的 。材料力学根据构件的典型受力情况及截面上的内力分 量可分为（ ）、（ ）、（ ）、（ ）四种基本变形。 答案： 拉伸或压缩、剪切、扭转、弯曲。 二、计算 1. 试求下列杆件中指定截面上内力分量，并指出相应的 变形形式。 解：各截面上内力分量的方向从略，仅记大小。 第二章:拉伸与压缩 一、填空 1.轴力是指通过横截面形心垂直于横截面作用的内 力，而求轴力的基本方法是（ ）。 答案： 截面法。 2.工程构件在实际工作环境下所能承受的应力称 为（ ），工件中最大工作应力不能超过此应力， 超过此应力时称为（ ）。 答案： 许用应力 ，失效 。 3.金属拉伸标准试件有（ ）和（ ）两种。 答案： 圆柱形，平板形 。 .在低碳钢拉伸曲线中，其变形破坏全过程可分为（ ） 个变形阶段，它们依次是 （ ）、（ ）、（ ）、和（ ）。 答案： 四，弹性、屈服、强化和颈缩、断裂。 .用塑性材料的低碳钢标准试件在做拉伸实验过程中，将 会出现四个重要的极限应力；其中保持材料中应力与应变 成线性关系的最大应力为（ ）；使材料保持纯弹性变形 的最大应力为（ ）；应力只作微小波动而变形迅速增加 时的应力为（ ）；材料达到所能承受的最大载荷时的应 力为（ ）。 答案： 比例极限、弹性极限、屈服极限、强度 极限。 6.通过低碳钢拉伸破坏试验可测定强度指标（ ）和（ ）；塑性指标（ ）和（ ）。 答案： 屈服极限，强度极限 ；伸长率，断 面收缩率。 7.功能守恒原理是指对于始终处于静力平衡状态的物体 ，缓慢施加的外力对变形体所做的外功W可近似认为全 部转化为物体的变形能U，即（ ）。 答案： W=U 8.当结构中构件所受未知约束力或内力的数目n多于静 力平衡条件数目m时，单凭平衡条件不能确定全部未知 力，相对静定结构（n=m），称它为（ ）。 称为（ ），这也是“多余”约束力或“多余”约束的 数目。 答案： 静不定结构，静不定次数。 二、选择题 1.所有脆性材料，它与塑性材料相比，其拉伸力学性 能的最大特点是（ ）。 （A）强度低，对应力集中不敏感； （B）相同拉力作用下变形小； （C）断裂前几乎没有塑性变形； （D）应力-应变关系严格遵循胡克定律。 答案：C 2. 现有三种材料的拉伸曲线如图所示。分别由此三种材 料制成同一构件，其中：1）强度最高的是（ ）；2） 刚度最大的是（ ）；3）塑性最好的是（ ）；4） 韧性最高，抗冲击能力最强的是（ ）。 答案：A，B，C，C 3.两端固定的阶梯杆如图所示，横截面面积 ， 受轴向载荷P后，其轴力图是（ ）。 答案：C 三、判断题 1.两端固定的等截面直杆受轴向载荷P作用，则图示AC 、CB段分别受压缩 和拉伸（ ） 答案： 2.图示结构由两根尺寸完全相同的杆件组成。AC杆为铜 合金，BC杆为低碳钢杆，则此两杆在力P作用下具有相 同的拉应力。 （ ） 答案： 3.正应变的定义为 （ ） 答案： 答案： 答案： 4.任何温度改变都会在结构中引起应变与应力。 （ ） 5.对于拉伸曲线上没有屈服平台的合金塑性材料， 工程上规定 作为名义屈服极限，此时相对应的 应变量为 （ ） 四、计算 1.矿井起重机钢绳如图（a）所示，AB段截面积 BC段截面积 钢绳的单位体积重量 长度 起吊重物的重量 求：1）钢绳内的最大 应力；2）作轴力图。 解：1）在可能危险的1段B面，2段C面截开（图b），有 所以 2）作轴力图 取1-1截面（AB段，见图（b） 取2-2截面（BC段） 由式（a） 由式（b） 在图(c)所示 坐标下,由式(a)、(b)知 随 呈 直线变化。由三个控制面上控制值 画出由 两段斜直线构成的轴力图。见下图 2.某车间一自制桅杆式起重机的简图如图(a)。已知 起重杆（杆1）为钢管，外径D=400mm，内径d=20mm， 许用应力 钢丝绳2的横截面积 ，许 用应力 若最大起重量P=55kN，试校核此起 重机的强度是否安全。 解：1）确定杆件受力 根据图（b）所示B铰受力图，在x-y坐标下 ，由平衡条件 解得 2）校核各杆强度 3.图（a）所示结构中，杆1材料为碳钢，横截面面积 为 ，许用应力 ；杆2材料为铜 合金，横截面积 ，许用应力 ， 试求此结构许可载荷 。 解: 1)结构中各杆应满足平衡条件 对节点C取图(b)所示研究对象，有 由式（a）、(b)解得各杆轴力与外载的关系 2）结构中各杆应满足各自强度条件 由式（e）、式(f)，有 由式(f) 、式（d），有 4. 图示杆件由两种材料在I-I斜面上用粘结剂粘结 而成。已知杆件横截面面积 ，根据粘结剂 强度指标要求粘结面上拉应力不超过 ，剪 应力不超过 ，若要求粘结面上正应力与剪 应力同时达到各自容许值，试给定粘结面的倾角a并 确定其容许轴向拉伸载荷P。 解: 根据轴向拉伸杆件斜截面上正应力和剪力公式 ,各自的容许条件为 式(b)除以式(a),得 将此结果代入式(a),得 可利用式(b)校核结果是否正确 5. 图(a)所示简单桁架由AC杆、BC杆组成，杆的横截面 积为A，长度为 。试求节点C的铅垂位移，已知：1）材 料的弹性模量为E，在载荷P作用下处于线弹性范围；2） 材料在P作用下的应力-应变关系为 （图（b）， 其中n，B为已知材料常数。 解: 1)对线弹性材料 (1)求杆的轴力 （2）求杆的变形 （3）求节点位移 2）对非线性弹性材料 同1），结果仍为式（a） (1) 求杆的轴力 2）由应力求杆的变形 两杆的正应力均为 3）求节点位移 第三章:扭转与剪切 一、填空 1.空心圆轴外径为D，内径为d=D/2，两端受扭转力偶 作用，则其横截面上剪应力呈（ ）分布， （ ）， 2.圆截面杆扭转时，其变形特点是变形过程中横截面始 终保持（ ），即符合（ ）假设。非圆截面杆扭转时 ，其变形特点是变形过程中横截面发生（ ），即不符 合（ ）假设。 答案： 答案： 3.图（a）、图（b）所示两圆轴的材料、长度相同，扭 转时两轴表面上各点的剪应力相同 ，此时作用 于两端的扭转力偶之比 4.多边形截面棱柱受扭转力偶作用，根据（ ）定理可 以证明其横截面角点上的剪应力为（ ）。 答案： 答案： 二、选择 答案： 答案： 答案： 答案： 三、判断题 答案： 答案： 答案： 答案： 答案： 四、计算题 解:1)求I-I截面上的扭距 解:由钢管外径与壁厚可知 5. 如图(a)所示，实心轴和空心轴通过牙式离合器 连接在一起。已知轴的转速n100r/min，传递的 功率P 7.5kW，材料的许用切应力 。试 选择实心轴的直径d1和内外径比值为0.5的实心轴 的外径D2。 第四章:弯曲内力与强度问题 一、填空 答案： 答案： 答案： 答案： 二、选择题 答案： 答案： 答案： 答案： 三、判断题 答案： 答案： 答案： 答案： 四、计算题 第五章:弯曲变形与静不定问题 一、填空 答案： 答案： 答案： 答案： 二、选择题 答案： 答案： 答案： 答案： 三、判断题 答案： 答案： 答案： 答案： 四、计算 对对ABAB段段 有有 对对BCBC段段 有 第六章:应力、应变分析 一、填空 答案： 答案： 答案： 答案： 二、选择题 答案： 答案： 答案： 答案： 三、判断题 答案： 答案： 答案： 答案： 四、计算 第七章:强度理论 一、填空 答案： 答案： 答案： 二、选择题 答案： 答案： 答案： 答案： 答案： 答案： 答案： 三、判断题 答案： 四、计算 第八章:组合变形 一、填空 答案： 答案： 答案： 二、选择题 答案： 答案： 答案： 答案： 三、判断题 答案： 答案： 四、计算 第九章:压杆稳定 一、填空 答案： 答案： 答案： 二、选择题 答案： 答案： 答案： 答案： 三、判断题 答案： 答案： 答案： 答案： 四、计算
