秋季学期四川农业大学《工程力学(理、材)》复习题及答案.doc
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1、2021年秋季学期四川农业大学?工程力学?复习题一、 单项选择题: 解题要求:根据工程力学的根本概念和理论,从每题的四个备选答案中选出一个正确的答案,并将正确答案的字母填写在相应的括号内。1 假设 B 中各分力对任意点之矩的矢量和为零,那么该力系一定为平衡力系。A汇交力系; B力偶系; C 平面一般力系; D空间一般力系。2 应力是指 B 。A受力物体截面上内力的分力, B受力物体截面上内力的分布集度,C受力物体截面上每一点的内力, D受力物体内部对外力的响应力。A比例极限; B弹性极限; C屈服极限; D强度极限。3 用公式确定材料的许用应力值时,通常脆性材料是以其 B 作为极限应力式中的。
2、A比例极限; B弹性极限; C屈服极限; D强度极限。4 杆件内力矢量沿其轴线的分量,称为 A 。A轴力, B剪力, C扭矩, D弯矩。5 关于扭弯组合: 公式是用 C 强度理论,为扭弯组合下的圆轴所建立的强度条件计算式。 公式是用 D 强度理论,为扭弯组合下的圆轴所建立的强度条件计算式。A第一 ; B第二; C第三; D第四6 题图所示四个力系中,各力大小均为F,分别以不同方式作用在边长为a的正方形的四个顶点,其中一个力系的最简结果是一个力偶之矩MFa且逆时针转动的合力偶,该力系是 D 。 ABCD一、6题 图7 如图a所示,重为G的均质圆柱在夹板AB与墙壁AC之间,夹板A端有固定铰链支座与
3、墙壁连接,B端用绳索CB拉住,CB垂直于墙壁,假设不计夹板AB的自重和各接触处的摩擦。从图b所示的四个受力图中找出图a中AB杆的正确受力图 B 。支架结构图ABCDab受力图一. 7 题 图8 图a所示的受力图,是 D 图所示受力系统中AB杆的受力图。ABCDa受力图b四种不同结构系统一. 8 题 图9 一均质三棱柱重为P,横截面为直角三角形ABD,其斜边AB2r,锐角30,如图置于半径为r的水平圆筒内。假设不计摩擦,三棱柱处于平衡位置时,根据平衡的根本原理,无需计算可知D处的约束力FD C 。A0.5P; P; CP; DP一、9 题 图10 如下图,物重W,用两根钢索AB、BC悬挂。,不计
4、钢索自重,欲使两钢索拉力相等;那么 B A;15; B30; C45; D60一10题 图11 图示拉杆斜截面上的拉应力和剪应力分别为 D 。一、11题 图A;B;C;D12 截面和长度等结构尺寸完全相同的两根直干,受力情况也相同如题图所示,如果两杆材料不同,那么以下关于两根杆件横截面上的正应力和伸长量的正确说法是 C 一 12 题 图A:两杆的相同,也相同 B:两杆的不同,也不同C:两杆的相同,不相同 D:两杆的不相同,相同13 以下四个图样是金属材料试样的四种断口形状;ABCD一、13题 图 其中铸铁试件扭转破坏后的断口形状是 D , 其中铸铁试件压缩破坏后的断口形状是 C 14 铸铁扭转
5、的破坏现象是沿与轴线成45的螺旋面断裂的的主要原因是断口截面上有最大 A 应力。而铸铁压缩时的破坏现象是沿与轴线成45的斜截面断裂,造成这种破坏形式的主要原因之一是在该方向面上有最大 C 。A拉应力 B压应力 C剪应力畸变比能15 图示受扭圆轴外表上一点点I的应力状态是哪一种? C 一、5题 图ABCD16 空心圆轴横截面上的扭矩为T,以下四个图中,哪一个正确地表达了该截面铅垂直径上的应力分布情况。答: C 。A B C D一.16 题图17 根据图示工字形截面上的弯矩M和剪力FS。判断以下哪个单元体表示了截面上点5的应力状态。 A 一、17题 图ABCD18 矩形横截面的简支梁AB受力如图a
6、所示,指出图b所示四个图中,哪一个是该梁1-1截面上的正应力沿高度y轴的分布图。 A a梁的受力简图ABCDb应力沿高度y轴的分布图一. 18 题图19 简支梁,受力如图a所示,为了提高承载能力,在不增加材料用量的前提下, 假设用水泥抗压强度极限远大于抗拉强度极限的材料制作该简支梁,梁横截面的形状和放置位置在图b所示的四种选项中,最好的选项是 C 。 假设用碳钢抗压强度极限等于抗拉强度极限的材料制作该简支梁,梁横截面的形状和放置位置在图b所示的四种选项中,最好的选项是 A 。A B C Da梁的受力简图b一、19 题 图二、 多项选择题: 解题要求:根据工程力学的根本概念和理论,从每题的备选答
7、案中选出正确的答案,并将正确答案的字母填写在相应的括号内。1. 以下各力系中,:能列三个独立平衡方程的力系有 DEFG 。:最多能列两个独立平衡方程的力系有。 BC 。A平面力偶系;B平面汇交力系;C平面平行力系;D平面一般力系;E空间力偶系;F空间汇交力系;G空间平行力系;H空间一般力系;2. 不需计算,判断以下三个桁架中的零力杆。 1、8、5 1、3 1、2、3二、2 题 图3. 根据图示圆轴横截面上的应力分部图,可知该截面上不为零的内力有: EF A 轴力FN; B剪力FSx; C剪力FSy;D弯矩Mz; E弯矩My; F扭矩T。二 3 题 图4. 木榫接头的受力F及相关结构尺寸如下图,
8、校核该接头的名义剪切应力和名义挤压应力分别为。 CH 二 4 题 图A; E;B ; F;C; G;D; H;5. 拉杆直径d,头部直径为D、高度为h,受力拉力F作用,校核该拉杆时的最大拉应力、名义剪切应力、名义挤压应力分别为。 以下那几个算式。答:、分别对应以下算式 ACD A; B; C;D; E; 二 5 题 图6. 对同一点的破坏效果来说,从一下四个应力状态数值单位均为MPa中。找出两对等价的单元体。答: CD 。A1与2等价; B1与3等价; C1与4等价; D2与3等价; E2与4等价; F3与4等价;1234二、6 题 图7. 假设根据刚体静力学中力偶可在平面内移动的原理,将图a
9、中的力偶M从B处移到E处,变为图b所示,那么这种移动将会改变哪几段的内力情况。答:将会改变 BCD 。AAB段;BCB段;CDC段;DED段。a b二、7题 图8. 用公式或校核图示钢制圆轴时图中T为扭矩,M为弯矩,两公式计算出的相当应力和是那几个点的相当应力。 AB 答:AA点; BB点; CC点; DD两点。二、8题 图三、 简单计算题解题要求:根据题意,将正确的计算式及计算结果填写在相应的括号内此题不用将计算步骤写在试卷中。1. 如下图,飞机沿与水平成仰角的直线匀速飞行。发动机推力为F1,飞机重量为G,试求飞机的升力F和阻力F2。答: F ; F2三、1题图2. 吊环受力如下图,求吊环所
10、受合力FR的大小以及FR与y轴的夹角。答: FR 8 kN 0 三、2 题 图3. 四连杆机构在图示位置平衡,AC60cm,BD40cm,作用在BD上的M22Nm,求作用在AC上的M1和CD杆的受力FCD。答:M1 6 Nm; FCD 10 N三、3 题 图4. 图示半径r =a的14圆弧杆AB与直角拐杆BC在B端铰接,A、C为固定铰链支座,直角拐杆BC上受一个力偶矩为M的力偶作用,假设不计各杆自重和各接触处的摩擦,求:A、C两支座的约束反力FA和FC的大小。答:FA ; FC 三、4 题 图5. 刚性直角拐杆ABC,如下图,A端与固定支座铰接,在F1、F2以及M的作用下,拐杆ABC在图示位处
11、于平衡状态,假设:F1=F2=F,不计摩擦,求力偶矩M及支座A的约束反力合力FA的大小。答: M FA F 三5题 图6. 求出图示桁架两杆的内力,作用在节点C的两个力F1445N,F2535N,不计杆重,求两杆的内力。答: FAC 207 N;FBC 164 N三、6 题 图7. 求图示皮带轮轴AA横截面上的各内力分量。答:A处横截面上共有 3 种内力分量,分别是:. 扭矩 T PD2 . 弯矩 M 3Pl . 剪力 FS 3P . 三、7 题 图8. 求出图示构件在1-1截面上的各内力分量。 答:1-1截面上共有 3 种内力分量,分别是:. 轴力 FN . 剪力 FS M三、8 题图9.
12、判断图示构件在m-m截面上有何种内力分量?各内力分量的大小是多少? 。答:m-m截面上共有 3 种内力分量,分别是:. 轴力 FN . 剪力 FS . 题 图10. 图示矩形截面杆,在偏心拉力F作用下,其横截面上的正应力沿截面高度线性分布,截面顶边各点正应力均为=100 MPa,底边各点正应力均为零。确定F及偏心距e的大小。答:F 200 kN e mm三、10 题图11. 阶梯形杆件BD受力如下图,其中F20kN,杆件两段的横截面面积和杆长分别为: A12A2100mm2 、 l1l2300mm,杆件材料相同,其弹性模量E200GPa。求杆内的最大正应力和轴向总变形量。答:三、11 题 图
13、-200 MPa; mm;12. 阶梯圆受力如下图。外力偶矩M1=1500Nm,M2=1000Nm,轴径d1=70mm,d2=50mm。轴长l1=700mm,l2=500mm,材料的剪切弹性摸量G=80GPa。求轴内最大剪应。力及A、C两端面的相对扭转角三、12 题 图答: MPa; 13. 空心轴受力如题图所示,轴的:l2.7m,D100mm,d50mm,两端面间的相对扭转角1.8,材料的剪切弹性模量G80GPa。求: 轴内最大剪应力。 当此轴转速n80 rmin时,求所传递的功率P。答:三13题 图 MPa P kW14. 图示桁架题图平面桁架,由材料、面积相同的两杆构成,两杆横截面积均为
14、A=200mm,材料的弹性模量E=200GPa。在节点C处载荷F作用下测得杆1、杆2的纵向线应变分别为、,求载荷F及其方位角,答:F kN 三、14题图15. 单元体如下图图中各应力单位均为MPa。 用图解法求出图示单元体三个主应力、100MPa, 0 MPa, 20MPa 算出各单元体的最大剪应力,10020260MPa 用第三强度理论算出图示各单元体的相当应力10020120MPa 题 图16. 指出以下三个单元体的主应力,直接算出各单元体的最大剪应力,并用第三强度理论算出图示各单元体的相当应力 三.16 题 图答: 由图知:那么:; 由图知:那么:; 那么:; 四、 综合计算题解题要求:
15、此题必须写出有效分析和解题步骤,评分时将按步骤评定。1 平面桁架的结构及受力如下图,:节点E处有一铅垂力F2kN,不计各杆自重。求:杆1、2、3及杆4的内力。四、1 题 图(1) 用截面法画受力图右图(2) 对a图所示局部桁架列平衡方程,求得杆1、2、3的内力。2kN (拉)4kN (压) (拉)(3) 以B点为对象,判断杆4为零杆,即:答:杆1、2、3及杆4的内力分别为:F12kN (拉);F24kN (压);F3 (拉);F40 (压)2 求出图示桁架中标号为1、3、4、5的四根杆件的内力大小,并说明拉、压。四、2 题 图以下为各步骤得受力分析图。d图 a图 b图 c图方法一:(1) 以B
16、点为对象。 画受力图a, 列、解平衡方程求出或判断出3为零杆即:F30和F5FB。(2) 以C点为对象 画受力图b, 列、解平衡方程求出或判断出1为零杆即:F10和F2F压。(3) 以D点为对象。 画受力图c, 列、解平衡方程求出或判断出,拉和F5F压。答:杆1、3为零杆即:F3F10;拉和F5F压。压。方法二:(1) 以整体为对象。 画受力图d, 列、解平衡方程,求得:FBF或FAyF, FAxF(2) 以B点为对象5分。 画受力图a, 列、解平衡方程求出或判断出:F30;F5FBF压。(3) 以D点为对象5分。 画受力图c, 列、解平衡方程求出或判断出:拉和F2F压。(4) 以C点为对象:
17、画受力图b,列、解平衡方程或判断求出1为零杆即:F10。3 活动梯子置于光滑水平面上,并在铅垂面内,梯子两局部AC和AB各重Q200N,重心在中点,彼此用铰链A和绳索DE连接。一人重P600N立于H处.。假设图中相关尺寸分别为:l6m,h5m,a5m,。绳索材料的许用拉应力,求绳索DC的最小直径d。四、3 题 图答: 画受力图a, 列、解平衡方程求:FB;FC由:得:FB450 N再由:得:FC550 N(1) 以AB为对象,求出绳子的拉力TDE。画受力图b 列、解平衡方程求TDE:由:得:TDE420cos70143.65 N拉。a图b图 (2) 用绳子的拉伸强度条件求绳子DE的最小直径d
18、将有关数据代入拉强度条件公式, 求得; 答绳子的最小值经应大于4 直径为d =1m,重量G=10 kN的圆柱体支承在AB、CD两杆构成的支架上,H处为铰接,有关尺寸如下图。假设拉绳EF的许用拉应力 40 MPa,试设计拉绳EF的直径。四、4题 图答:解: 可由多种解法,以下给出一种解法:(1) 以整体为研究对象, 画出受力图,并建立有关坐标系,如图(a)。 列、解平衡方程 图(a)(2) 以圆柱为研究对象, 画出受力图,并建立有关坐标系,如图(b)。 列、解平衡方程图(b)(3) 以CD杆为研究对象 画出受力图,并建立有关坐标坐标系,如图(c)。 列、解平衡方程,拉绳 EG所承受的拉力。图(c
19、)(4) 用强度条件设计拉绳 EG的直径。答:可取拉绳直径:5 某等截面传动轴,转速n=300r/min,轮1为主动轮,输入功率P1=50kW,轮2、轮3、轮4为从动轮。输出功率分别为P2=10kW,P3=P4=20kW。 画出轴的扭矩图,并求最大扭矩; 假设材料的许用剪应力80MPa,剪切弹性模量G80GPa,单位长度许用扭转角,试确定轴的直径d。四、5题 图答:(1) 画出轴的扭矩图,并求最大扭矩 求外力偶矩: 由公式得:M115915 Nm;M2318.3 Nm;M3M4636.6 Nm 画出扭矩图,求得最大扭矩(2) 确定轴的直径d 由强度条件确定轴径mm 由刚度条件确定轴径mm 比拟
20、上述分析,综合结果是轴径dmm,故最终轴径定为 66mm6 横截面为的矩形截面简支梁的受力及有关尺寸如下图,四、6 题 图(2) 求出A、B两支承反力。(3) 画出梁的剪力图和弯矩图方法不限。确定梁的最大剪力和最大弯矩及其所在截面,并填写在相应的括号内。(4) 试求出梁内的最大弯曲正应力和最大弯曲剪应力。答:(1) 求出A、C支座的支承反力(2) 画出梁的剪力图、弯矩图确定梁内最大剪力和最大弯矩。答:;位于 BC 段答:位于 B截面(3) 求最大正应力和最大剪应力7 外伸梁由16号工字钢制成有关截面几何参数已查表获得,其受力及有关尺寸如下图。四、7 题 图16号工字钢的有关截面参数抗弯截面模量
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