工程力学习题册第五章答案.pdf

.精品 第五章 拉伸和压缩 一、填空题 1.轴向拉伸或压缩的受力特点是作用于杆件两端的外力_大小相等_和_方向相反_，作用线与_杆件轴线重合_。其变形特点是杆件沿_轴线方向伸长或缩短_。其构件特点是_等截面直杆_。2.图 5-1 所示各杆件中受拉伸的杆件有_AB、BC、AD、DC_，受压缩的杆件有_BE、BD_。图 5-1 3.内力是外力作用引起的，不同的_外力_引起不同的内力，轴向拉、压变形时的内力称为_轴力_。剪切变形时的内力称为_剪力_，扭转变形时的内力称为_扭矩_，弯曲变形时的内力称为_剪力与弯矩_。4.构件在外力作用下，_单位面积上_的内力称为应力。轴向拉、压时，由于应力与横截面_垂直_，故称为_正应力_；计算公式FN/A_；单位是_N/_或_Pa_。1MPa_106_N/m2_1_N/mm2。5.杆件受拉、压时的应力，在截面上是_均匀_分布的。6.正应力的正负号规定与_轴力_相同，_拉伸_时的应力为_拉应力_，符号为正。_压缩_时的应力为_压应力_，符号位负。7.为了消除杆件长度的影响，通常以_绝对变形_除以原长得到单位长度上的变形量，称为_相对变形_，又称为线应变，用符号表示，其表达式是L/L。8.实验证明：在杆件轴力不超过某一限度时，杆的绝对变形与_轴力_和_杆长_成正比，而与_横截面面积_成反比。9.胡克定律的两种数学表达式为E和LFNLo/EA。E 称为材料的_弹性模量_。它是衡量材料抵抗_弹性变形_能力的一个指标。10.实验时通常用_低碳钢_代表塑性材料，用_灰铸铁_代表脆性材料。11.应力变化不大，应变显著增大，从而产生明显的_塑性变形_的现象，称为_屈服_。12.衡量材料强度的两个重要指标是_屈服极限_和_抗拉强度_。13.采用_退火_的热处理方法可以消除冷作硬化现象。14.由于铸铁等脆性材料的_抗拉强度_很低，因此，不宜作为承拉零件的材料。15.工程上把材料丧失_工作能力_时的应力称为危险应力或_极限应力_，以符号表示。对于塑性材料，危险应力为s；对于脆性材料，危险应力为Rm。16.材料的危险应力除以一个大于 1 的系数 n 作为材料的_许用应力_，它是构件安全工作时允许承.精品 受的_.精品 最大应力_。用符号n 称为_安全系数_。17.通常工程材料丧失工作能力的情况是：塑性材料发生_屈服_现象，脆性材料发生_断裂_现象。18.构件的强度不够是指其工作应力_大于_构件材料的许用应力。19.拉（压）杆强度条件可用于解决校核强度、_选择截面尺寸_和_确定许可载荷_三类问题。二、判断题（正确的打“”，错误的打“”）1.轴向拉（压）时，杆件的内力必定与杆件的轴线重合。（）2.轴力是因外力而产生的，故轴力就是外力。（）3.拉、压变形时，求内力通常用截面法。（）4.使用截面法求得的杆件的轴力，与杆件截面积的大小无关。（）5.截面法表明，只要将受力构件切断，即可观察到断面上的内力。（）6.杆件的部位作用着若干个轴向外力，从杆件的不同部位截开时求得的轴力都相同。（）7.正应力是指垂直于杆件横截面的应力，它又分为正值正应力和负值正应力。（）8.应力方向垂直于杆轴线，应力表示了杆件所受内力的强弱程度。（）9.当杆件受拉伸时，绝对变形L 为负值。（）10.当杆件受压缩时，其线应变为负值。（）11.两根材料不同、长度和截面积相同的文件，受相同轴向力作用，则：（1）两杆的内力相同。（）（2）两杆的应力相同。（）（3）两杆的绝对变形相同。（）（4）两杆的相对变形相同。（）（5）材料的许用应力相同。（）（6）两杆的强度相同。（）12.构件的工作应力可以和其极限应力相等。（）13.设计构件时，须在节省材料的前提下尽量满足安全工作的要求。（）14.图 5-2 所示的曲线上：（1）对应 a 点的应力称为比例极限。（）（2）对应 b 点的应力称为屈服极限。（）（3）对应 d 点的应力称为强化极限。（）R（）图 5-2.精品 三、选择题（把正确答案的序号填入对应题号前的括号内）（C）1.图 5-3 中，真正符合拉杆受力特点的是图_。图 5-3（D）2.为研究构件的内力和应力，材料力学中广泛使用了_法。A几何 B.解析 C.投影 D.截面（A、E）3.图 5-4 所示 AB 杆两端受大小为 F 的力的作用，则杆内截面上的内力大小为_，杆内截面上的应力是_。AF B.F/2 C.0 D.拉应力 E.压应力 图 54 图 55 （B、D）4.图 5-5 所示 AB 杆受大小为 F 的力的作用，则杆内截面上的内力大小为_。若杆件横截面积为 A，则杆内的应力值为_。AF/2 B.F C.0 D.F/A E.F/2A （C）5.胡克定律表明，在材料的弹性变形范围内，应力和应变_。A相等 B.互为倒数 C.成正比 D.成反比（B）6.在弹性变形范围内，拉杆抗拉刚度 EA 数值越大，杆件变形_。A.越容易 B.越不易 C.越显著（B）7.A、B 两杆的材料、横截面积及所受的轴力相同，而 LA2LB，则LA与LB的关系是_。ALALB B.LA2LB C.LA(1/2)LB （C）8.A、B 两杆的材料、长度及所受轴向力均相同，而其横截面积的关系为 AA2AB，则绝对变形LA与LB的关系是_。ALALB B.LA2LB C.LA(1/2)LB （A）9.A、B 两杆的材料、长度及横截面积均相同，杆 A 所受轴力是杆 B 所受轴力的两倍，则LA：LB_。A.2 B.1/2 C.1 D.0(A、D)10.拉压胡克定律表达式是_和_。ALFNL/（EA）B./E CLEL/（FNA）D.E/（B）11.低碳钢等塑性材料的极限应力是材料的_。A许用应力 B.屈服极限 C.强度极限 D.比例极限（A）12.构件的许用应力是保证构件安全工作的_。A最高工作应力 B.最低工作应力 C.平均工作应力.精品（A）13.按照强度条件，构件危险截面上的工作应力不应超过材料的_。A许用应力 B.极限应力 C.破坏应力（A）14.拉（压）杆的危险截面必为全杆中_的横截面。A正应力最大 B.面积最大 C.轴力最大 四、简答题 1.低碳钢试件从开始拉伸到断裂的整个过程中，经过哪几个阶段？有哪些变形现象？答：要经过四个阶段：（1）弹性变形阶段，产生弹性变形。（2）屈服阶段，产生塑性变形，试件出现 45条纹。（3）强化阶段，产生强化现象。（4）局部变形阶段，出现颈缩现象。2.试述塑性材料和脆性材料的力学性能的主要区别。答：（1）塑性材料断裂前有显著的塑性变形，还有明显的屈服现象，而脆性材料在变形很小时突然断裂，无屈服现象。（2）塑性材料拉伸和压缩时的比例极限、屈服极限和弹性模量均相同，因为塑性材料一般不允许达到屈服极限，所以它的抵抗拉伸和压缩的能力相同。脆性材料抵抗拉伸的能力远低于抵抗压缩的能力。3.衡量脆性材料强度的指标是什么？为什么？答：灰铸铁等一类脆性材料拉伸时的应力应变曲线无明显的直线阶段和屈服阶段，在应力不大的情况下就突然断裂，所以，抗拉强度 Rm 是衡量脆性材料强度的唯一指标。4.什么事安全系数？通常安全系数的取值范围是如何规定的？答：为了保证构件安全工作，把危险应力除以大于 1 的系数作为强度储备。此系数称为安全系数 n。塑性材料ns1.52.0；脆性材料nb2.53.5。5.安全系数能否小于或等于 1？它取得过大或过小会引起怎样的后果？答：为了保证强度储备和构件的安全工作，安全系数一定要大于 1。取得过大会造成材料的浪费；取得过小又不能满足强度要求。五、计算题 1.试求图 5-6 所示杆件上制定截面内力的大小。a)b)图 5-6 解:a)截面 11：截面 22 由0XF 得：FN14F（压力）由0XF 得：FN23F+4 F0.精品 FN2F（压力）b）截面 11 由0XF 得：FN1F（压力）FN22F+F0 FN2F（拉力）FN3F（压力）2.在图 5-6 中，若杆件的横截面积 A 均为 1000mm2,F1KN。试求各指定截面的应力大小，并指出是拉应力还是压应力。解：（a）（b）3.长0.3m的杆，横截面积为 300 mm2,受拉力 30000N 后伸长 0.2mm。试求改杆材料的弹性模量。解：4.试求图 5-7 所示构件指定截面上的应力。设各段截面的面积分别为A1100 mm2，A2200 mm2，A3250 mm2。解：截面 11 22/-1000/1000-1(NFAMPa压应力）11/-4 1000/1000-4(NFAMPa压应力）11/-1 1000/1000-1(NFAMPa压应力）22/1 1000/10001(NFAMPa 拉应力）33/-1 1000/1000-1(NFAMPa压应力）3300000.3 1000150 10a150a0.2 300NOF LEMPGPLANoF LL=EA.精品 FN150kN 同理 FN250kN 图 5-7 FN350kN 1FN1/A150103/100500MPa(拉应力)2FN2/A250103/200250MPa(拉应力)3FN3/A350103/250200MPa(拉应力)5.飞机操纵系统有一钢索，长度 L3m,承受拉力 F24kN，材料的弹性模量 E200GPa,钢索必须同时满足以下两个条件：（1）应力不超过 140MPa，（2）伸长量不超过 2mm。问此钢索的横截面面积至少应有多大？解：（1）由于钢索只在两端受拉力，故各截面上轴力相等FN24kN 由强度条件 NFA可得：3224 10171.4mm140NFA（2）由题意可知：NoF LL=2mmEA 332No3F L24 103 101802200 102AmmE 故钢索的截面面积至少应为 180mm2 6.如图 5-8 所示空心混凝土柱受轴向压力 F300kN。已知la125mm,d75mm,材料的许用应力 y30MPa，试校核此柱的强度。解：（1）求内力 FNF300kN （2）计算横截面面积 （3）强度校核 因为y，所以空心混凝土柱强度足够。如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！222223.14 7512511209.3844adAlmm3300 1026.7611209.38NFMPaA