工程力学测试题(共18页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上1、如图1所示，已知重力G，DC=CE=AC=CB=2l；定滑轮半径为R，动滑轮半径为r，且R=2r=l, =45 。试求：A，E支座的约束力及BD杆所受的力。1、解：选取整体研究对象，受力分析如图所示，列平衡方程解得： 选取DEC研究对象，受力分析如图所示，列平衡方程解得： 2、 图2示结构中，已知P=50KN，斜杆AC的横截面积A1=50mm2，斜杆BC的横截面积A2=50mm2, AC杆容许压应力=100MPa，BC杆容许应力=160MPa试校核AC、BC杆的强度。 解：对C点受力分析： 所以，； 对于AC杆：， 所以强度不够； 对于BC杆：， 所以强度不够。

2、3、图3传动轴上有三个齿轮，齿轮2为主动轮，齿轮1和齿轮3消耗的功率分别为和。若轴的转速为，材料为45钢，。根据强度确定轴的直径。1230.3m0.4mxT155N.m39.3N.m3、解: (1) 计算力偶距 (2) 根据强度条件计算直径从扭矩图上可以看出，齿轮2与3 间的扭矩绝对值最大。4、设图4示梁上的载荷q,和尺寸a为已知，(1)列出梁的剪力方程和弯矩方程；(2)作剪力图和弯矩图；(3)判定最大剪力和最大弯矩。剪力方程： 弯矩方程：AC：(). CB: () 5、图5示矩形截面简支梁，材料容许应力10MPa，已知b12cm，若采用截面高宽比为h/b5/3，试求梁能承受的最大荷载。解：对

3、AB梁受力分析作AB梁的弯矩图，可以看出，最大弯矩发生在梁的中点处，且 由强度条件， 所以，。1、解：选取整体研究对象，受力分析如图所示，列平衡方程解得： 选取DEC研究对象，受力分析如图所示，列平衡方程解得： 2、 解：对C点受力分析： 所以，； 对于AC杆：， 所以强度不够； 1230.3m0.4mxT155N.m39.3N.m对于BC杆：， 所以强度不够。 3、解: (1) 计算力偶距 (2) 根据强度条件计算直径从扭矩图上可以看出，齿轮2与3 间的扭矩绝对值最大。4、剪力方程： 弯矩方程：AC：(). CB: () 5、解：对AB梁受力分析作AB梁的弯矩图，可以看出，最大弯矩发生在梁的

4、中点处，且 由强度条件， 所以，。一、 由AC和CD构成的组合梁通过铰链C连接，它的支承和受力如图所示，已知均布载荷集度q10kN/m，力偶矩m44kNm，集中载荷P20kN，,不计梁重。求支座A、B、D的约束反力；并画梁的剪力图和弯矩图。(20分)二、 铸铁梁的载荷及横截面尺寸如图所示，许用拉应力40MPa，许用压应力=160MPa，其中YC=157.5mm，IZC =6013cm4，试利用公式写出YC及IZC的计算过程，按正应力强度条件校核梁的强度，并画其弯矩图。（20分）5060o三、 已知应力状态如图所示，图中应力单位皆为MPa，用解析法求，3020a) 指定截面上的应力； b) 主应

5、力大小，主平面方位，并画出主单元体；c) 最大切应力。(20分) 四、 一悬臂梁在自由端处受一集中力P的作用，如图所示。梁跨度为L，弯曲刚度EI为常数。试求梁的转角方程和挠度方程，并确定梁的最大挠度与最大转角。（10分） y x P L 五、 水平钢折杆ABC，在自由端C受铅垂力F作用，在B处受水平力P作用，已知F=2kN，P=20kN，=100MPa，a=300mm，=400mm,AB段轴的直径d=50mm。试：(1)校核AB段轴的强度 (用第四强度理论)，(2)找出AB段轴的危险点及画出该点的应力状态图。（15分）六、 截面为矩形的压杆，两端用柱形铰（插销）连接，已知材料为Q235钢，E=

6、200GPa, p=200MPa, 当b=30mm, h=70mm 时，求压杆的临界荷载。（15分）工程力学（A卷）试题标准答案及评分标准一、 解：1、局部受力分析，画CD受力图（3分）。 列平衡方程（2分）：: 204FD440 FD6kN 画整体受力图（3分）。10kN/m 列平衡方程（5分）：: FAX=0 : 40244820610FB20 FB=68kN : FAY40206680 FAY14kN 所以A、B、D的支座反力分别为：FAX=0、FAY14kN；FB=68kN； FD6kN。 2、画剪力图与弯矩图 剪力图（3分）弯矩图（4分）二、 解：易知支座反力：FBY=30kN，FD

7、=10kN。（4分）画弯矩图如下图（2分），知B、C截面为危险截面。 （1分） （1分） 对B截面负弯矩，上表面受拉，下表面受压。 （4分）（4分） 对C截面正弯矩，下表面受拉，上表面受压。 （4分） 所以梁是安全的。三、 解：令且（2分） 1、 （2分） （2分） 2、 （5分） ，； （3分） 由 （2分） 240.60，则20.30 主单元体 ：（2分） 3、最大切应力：（2分）四、 解：(1) 写出弯矩方程（1分）以左端点A为坐标原点， (0xl) (2) 建立挠曲线的近似微分方程并积分（3分） (3) 利用边界条件确定积分常数（4分）在固定端A处，其边界条件为 将边界条件代入得到 D

8、=C=0 将积分常数的结果代入上两式，得到该梁的转角方程和挠度方程分别为 (4) 确定梁的最大挠度与最大转角（2分） 最大挠度和最大转角均发生在悬臂梁的自由端。以x=l 代入转角方程和挠度方程两式得 五、 解：1、轴力正应力：；（2分） 弯曲正应力：（3分） 扭转切应力： （3分） 第四强度理论： （4分） AB段轴是安全的。 2、危险点为A截面的上顶点。应力状态如图单位MPa：（3分） 六、 解： （2分） 假使杆在xy平面内失稳，此时可看作两端铰支， （3分） 假使杆在xz平面内失稳，此时可看作两端固定，（3分）所以弯曲只能发生在xz平面内，且因为即为长细杆；(1分) 20102011学年

9、第二学期工程力学期末试卷（A） 班级专业： 学号： 姓名： 成绩： 填空（25分）1. 力对物体的作用效应取决于力的大小、方向和作用点，这三个因素称为力的三要素。2. 两物体相互作用的力总是同时存在，并且两力等值、反向、共线，分别作用于两个物体。这两个力互为作用与反作用的关系。3. 力偶是由一对等值、反向、不共线的平行力组成的特殊力系组合而成的4. 常用的约束有柔性约束、光滑接触面约束、铰链约束、固定端约束。5. 空间力系根据力系各力作用线的分布情况，可分为空间汇交力系、空间平行力系和空间任意力系。6. 平面弯曲梁剪力和弯矩正负判定口诀为：左上右下，剪力为正，左顺右逆，弯矩为正。7. 刚体做平

10、移运动时，其上各点的运动轨迹形状相同且彼此平行。8. 动点相对于定参考系的运动称为绝对运动，对于动参考系的运动称为相对运动；把动参考系相对于定参考系的运动称为牵连运动。9. 动点相对于动参考系的速度，称为动点的相对速度，动点相对于定参考系的速度称为动点的绝对速度。判断（10分）1力是物体之间的相互机械作用。（） 2刚体是在力的作用下不变形的物体。（）3刚体受三个共面但互不平行的力作用而平衡时，三力必汇交于一点。（）4力矩的单位是NM或者kNM。（）5活动铰链支座的约束力通过销钉的中心，垂直于支承面，指向被约束的物体，恒为压力。（）6若力系中各力的作用线在同一个平面内，该力系称为平面力系。（）7

11、力学中仅用静力学平衡方程不能求得全部未知力的情况称为静定问题。（）8物体的摩擦力方向总是与运动方向相反。（）9平面弯曲梁的受力特点是所受外力均在过梁轴线的平面内。（）10刚体做平移时，它的质心运动的情况与单个质点的运动情况相同，可直接用质心代替刚体进行分析。（）选择（20分）1. 静力学研究的对象是（ D ）A、物体 B、流体 C、物质 D、刚体2. 两个大小为3N、4N的力合成一个力时，此合力最大值为（ B ）A、5N B、7N C、12N D、1N3. 在研究拉伸与压缩应力应变时，我们把杆件单位长度的绝对变形称为（ B ）A、应力 B、线应变 C、变形 D、正应力4. 质点动力学基本方程为

12、（ D ）A、W=FS B、P=MV C、I=FT D、F=ma5. 以下关于截面上内力的大小的结论哪一个是正确的？（ A ）A、与截面的尺寸和形状无关 B、与截面的尺寸有关，但与截面的形状无关C、与截面的尺寸和形状有关 D、与截面的形状有关，但与截面的尺寸无关6. 当作用在质点系上外力系的主矢在某坐标轴上的投影为零时，则质点系质心的 ( D )A速度一定为零B速度在该轴上的投影保持不变C加速度在该轴上的投影一定不为零D加速度在该轴上的投影保持不变7. 一空间力系中各力的作用线均平行于某一固定平面，而且该力系又为平衡力系，则可列独立平衡方程的个数是 ( A )A6个 B5个C4个 D3个8.

13、已知点的运动方程为x=2t3+4，y=3t33，则其轨迹方程为 ( B )A.3x +4y36 =0 B.3x2y18 =0C.2x2y24 =0 D.2x4y36 =09. 如图所示，质量为m、长度为Z的均质细直杆OA，一端与地面光滑铰接，另一端用绳AB维持在水平平衡位置。若将绳AB突然剪断，则该瞬时，杆OA的角速度和角加速度仅分别为 ( B )A. =0, =0B. =0, 0C. =10, =0D. 0, 010. 一受扭圆棒如图所示，其m-m截面上的扭矩等于 ( D )ATm-m=M+M=2M B.Tm-m=MM=0CTm-m=2MM=M D.Tm-m=2M+M=M做图题（每小题7分，

14、共35分）1、画出下图中杆AB，轮C,以及整体受力图。2、拉伸或压缩杆如图所示，试用截面法求杆上各段轴力，并画出各干的轴力图。计算题图示简易起重机用钢丝吊起重力G=2KN的重物，不计杆件自重。摩擦及滑轮大小，A,B,C三处简化为铰链连接，求杆AB和AC所受的力。答案：-0.414kN -3.15kN（负号表示压力）1、变形固体的形式很多，进行简化后，大致可归纳为_、_、_和_四类。2、刚体是指在力的作用下_和_都保持不变的物体。3、在载荷、材料、截面尺寸和工作条件这四个因素中，工作应力与_和_有关，许用应用与_和_有关。4、平面一般力系向已知中心点简化后得到一个_和一个_。5、为了便于解题,力

15、系平衡方程的坐标轴方向应尽量与_平行或垂直,矩心应取_作用点或力作用线的交点。 6、一对作用力和反作用力必定大小_，方向_，作用线_。 7、构件安全性指标是指_、_和_。8、低碳钢是_材料,适合做_杆，铸铁是_材料,适合做_杆。9、杆件变形的四种基本形式是_、_、_和_。10、力偶既无_力,也不能和一个_平衡,只能用力偶来平衡。二、选择题(每题4分,共20分)1、平面一般力系的平衡条件是（ ）。 A、合力为零 B、合力矩为零 C、各分力对某坐标轴投影的代数和为零 D、合力和合力矩均为零2、构件正常工作时应满足的条件是（ ） A、构件不发生断裂破坏 B、构件原有形式下的平衡是稳定的 C、构件具有

16、足够的抵抗变形的能力D、构件具有足够的承载力、刚度和稳定性3、圆轴扭转时,同一截面上各点的切应力大小( )，同一圆周上的切应力大小四、简答题（每题3分，共12分）1、两根不同材料的等直杆，其截面积与长度均相等，承受相等的轴向拉力，问：两杆的绝对变形和相对变形是否相等？两杆横截面上的应力是否相等？为什么？2、力偶的两个力大小相等，方向相反，这与作用力和反作用力有什么不同？与二力平衡又有什么不同？3.机床拖动的电动机功率不变，当机床转速较高时，产生的转矩是较大的还是较小的？当机床转速较低时，产生的转矩又是怎样的？1、某一起重吊钩，起吊重物20KN，销钉的材料是16Mn，其=140Mpa，试求销钉的

17、直径是多少时才能保证起吊安全？2、在右图中，已知AB=100mm，BC=80mm，若力F=10N，=30o，试分别计算力F对A、B、C、D各点之矩。3、如右图，已知F=400N，L=500mm，求梁所受的约束反力。4、一钢质拉杆承受载荷F=20kN，若材料的许用应力=100Mpa，杆的横截面为矩形，且b=2a，试确定a与b的最小值。L5、试求右图所示杆1-1，2-2，3-3横截面上的轴力。已知F1=40kN，F2=30kN，F3=20kN。F2112233FABFDCBA一、 选择题（每题4分，共20分）（ ）1.工程设计中工程力学主要包含以下内容：ABCA分析作用在构件上的力，分清已知力和未

18、知力。B选择合适的研究对象，建立已知力和未知力的关系。C应用平衡条件和平衡方程，确定全部未知力D确定研究对象，取分离体（ ）2下列说法中不正确的是：AA力使物体绕矩心逆时针旋转为负B平面汇交力系的合力对平面内任一点的力矩等于力系中各力对同一点的力矩的代数和C力偶不能与一个力等效也不能与一个力平衡 D力偶对其作用平面内任一点的矩恒等于力偶矩，而与矩心无关（ ）3平面汇交力系向汇交点以外的一点简化，其结果可能是：ABA一个力 B一个力和一个力偶 C一个合力偶 D一个力矩（ ）4.杆件变形的基本形式：ABCDA拉伸与压缩 B 剪切 C 扭转 D平面弯曲（ ）5.低碳钢材料由于冷作硬化，会使（ ）提高

19、：ADA比例极限 B塑性 C强度极限 D屈服极限二填空题（每空1.5分，共36分）6.工程中遇得到的物体，大部分是非自由体，那些限制或阻碍非自由体运动的物体称为_。约束7.由链条、带、钢丝绳等构成的约束称为柔体约束，这种约束的特点：只能承受_不能承受_，约束力的方向沿_的方向。8.力矩是使物体产生_效应的度量，其单位_，用符号_表示，力矩有正负之分，_旋转为正。9 .平面一般力系的平衡方程的基本形式：_、_、_。 10.根据工程力学的要求，对变形固体作了三种假设,其内容是：_、_、_。连续性假设 均匀性假设 各向同性假设11.拉压杆的轴向拉伸与压缩变形，其轴力的正号规定是：_。轴力指向截面外部

20、为正12.塑性材料在拉伸试验的过程中，其曲线可分为四个阶段，即：_、_、_、_。弹性阶段 屈服阶段 强化阶段 局部变形阶段13.构件在工作过程中要承受剪切的作用，其剪切强度条件_.14.扭转是轴的主要变形形式，轴上的扭矩可以用截面法来求得，扭矩的符号规定为：_。四指指向扭矩的转向，若大拇指指向截面的外部，则扭矩为正15力学将两分为两大类：静定梁和超静定梁。根据约束情况的不同静定梁可分为：_、_、_三种常见形式。简支梁 外伸梁 悬臂梁三判断题：（每题3分，共15分）16 错 17对18对19错20对16.杆件两端受等值、反向、共线的一对外力作用，杆件一定发生地是轴向拉（压）变形。 （ ）17.标

21、准试件扎起常温、静载作用下测定的性能指标，作为材料测定力学性能指标。 （ ）18当挤压面为圆柱形侧面时，挤压面的计算面积按该圆柱侧面的正投影面积算。 （ ）19.由于空心轴的承载能力大且节省材料，所以工程实际中的传动轴多采用空心截面。 （ ）20.梁的横截面上作用有负值弯矩，其截面中性轴上侧各点受到压应力作用，下侧各点受到拉应力作用。 （ ）四作图题：（9分）21如图所示，三铰拱桥又左右两拱铰接而成，在BC作用一主动力。忽略各拱的自重，分别画出拱AC、BC的受力图。 C F A B 五.计算题:（每题10分，共20分）22. 如图所示钢制拉杆承受载荷F=32kN，若材料的许用应力=120MPa

22、，杆件横截面积为圆形，求横截面的最小半径。 F F 23.如图所示，等直杆AD，左端固定，F1=100KN，F2=80KN，F3=60KN,求各段杆的轴力，做出轴力图。 F1 F2 F3 B C D 1m 3m 1.5m 参考答案：(一)1、杆件 板 壳 块 2、大小 形状3、载荷 截面尺寸 材料 工作条件4、力 力偶 5、尽量多的力 未知力6、相等 相反 在同一直线上7、强度要求 刚度要求 稳定性要求8、脆性 压 塑性 拉 9、轴向拉伸和压缩 剪切 扭转 弯曲 10、合力 力二、选择题1、D 2、D 3、CA 4、C 5、C 四、简答题1、绝对变形和相对变形不相等，因为只有材料不等。 应力相

23、等，因为应力等于轴向拉力除以截面积，而轴向力和截面积均相等。2、力偶与作用力和反作用力的区别是：一，力偶不共线，作用力与反作用力是共线的，二，力偶作用在一个物体上，作用力和反作用力作用在两个不同的物体上。 力偶与平衡力的区别是：力偶不共线，作用力和反作用力共线。3、机床拖动的电动机功率不变，当机床转速较高时，产生的转矩是较小的，当机床转速较低时，产生的转矩是较大的。4、剪切面的面积为bc和挤压面面积为ab。五、计算题1、d9.8mm 2、MA=0 MB=-0.5NM Mc=0.14NM MD=0.69NM3、FAX=0N FAY=400N MA=200NM 4、a10mm b20mm5、FN1

24、=50kN FN2=10kN FN3=30kN试题答案（二）1ABC 2A3 AB 4ABCD 5AD6.约束 7.拉力 压力 柔体约束拉紧 8.转动 NM M 逆时针9. 10连续性假设 均匀性假设 各向同性假设11.轴力指向截面外部为正 12. 弹性阶段 屈服阶段 强化阶段 局部变形阶段13 14.四指指向扭矩的转向，若大拇指指向截面的外部，则扭矩为正 15.简支梁 外伸梁 悬臂梁三判断题16 错 17对18对19错20对四作图题 21.解：（1）选AC拱为研究对象，画分离体，AC杆为二力杆。受力如图 （2）选BC拱为研究对象，画出分析体，三力汇交原理。 FNC F C C FNC FNA

25、 B FNB五计算题22.解：由截面法可知，轴力FN=F=32kN拉杆的横截面面积A=266.7mm2即r2266.7 mm2， 故r 9.2mm横截面的最小半径为9.2mm23.解：（1）求支座反力。即FN+F1-F2+F3=0 得FN= -F1+F2-F3=-100+80-60=-80kN结果为负号，说明支座反力水平向左。（2）分段计算轴力。AB段，取左段为隔离体：即N1-FN=0 N1 =FN=80kN(内力为拉力)BC段，取左段为隔离体：即N2+F1-FN=0 N2= FN-F1=-20 kN(内力为拉力)CD段，取右段为隔离体：即-N3+F3=0 N3=F3=60 kN（3）做轴力图。 + + - 专心-专注-专业