模拟试题7 -12参考解答

1、模拟试题模拟试题7参考解答测7-1 多项选择题 （共4个小题）测7-CDB Ase测 7-1-1 图1-1（4分）图为低碳钢试件的拉伸实验的应力应变图形。在以下结论中， A B D 是正确的。A加载到B点前卸载，当应力消失为零时，应变也消失为零。B加载到C点卸载，当应力消失为零时，应变并不消失为零。C加载到C点卸载，再次加载，构件的屈服强度提高了。D在C点处卸载的卸载曲线，与在D点处卸载的卸载曲线几乎是平行的。E在C点处卸载的残余应变，与在D点处卸载的残余应变几乎是相等的。测7-1-2（3分）下列各种情况中，重物均可以在梁上沿水平方向自由移动。重物所处的位置已经使所在的梁具有最大弯矩的情况有

2、BC D 。aaaaAaaBa / 2aaaaCaaDa / 2测 7-1-2 图测7-1-3（3分）圆轴扭转时，其表面各点所处于的应力状态属于 B D 。A单向应力状态 B双向应力状态 C三向应力状态 D纯剪应力状态测7-1-4（4分）在下列措施中， A B D 将明显地影响压杆失稳临界荷载。A改变杆件的长度 B改变杆件两端的约束形式C在不改变横截面两个主惯性矩的前提下改变横截面形状D在不改变横截面形状的前提下改变横截面尺寸E在杆件上沿垂直于轴线方向上开孔测7-2 填空题（共4个小题）测7-2-1（3分） 直径为d的圆轴两端承受转矩m的作用而产生扭转变形，材料的泊松比为，其危险点的第一强度理

3、论的相当应力 ，第二强度理论的相当应力 ，第三强度理论的相当应力 。aaPAa测 7-2-3 图测7-2-2（2分）承受均布荷载q的悬臂梁的长度为L，其横截面是宽度为b，高度为h的矩形，该梁横截面上的最大弯曲切应力为 。测7-2-3（4分）题图中左、右两杆的抗拉刚度分别是和，则A点的竖向位移为 。测 7-2-4 图x测7-2-4（6分）图示单元体所有应力分量均为，材料的弹性模量，泊松比。应将应变片贴在与x轴成 45 度的方向上，才能得到最大拉应变读数；在此方向上的正应变 476 ，切应变 0 。测7-3 计算题 ( 共5个小题 )Lab45d测 7-3-1 图测7-3-1 （14分）图示水平刚

4、性梁由杆 和杆 悬挂。两杆材料和横截面面积相同。，。由于制造误差，杆 的长度做短了。材料常数 ，试求装配后杆 和杆 横截面上的应力。解：设 、 号杆分别承受拉力和，则有平衡条件： 。物理条件： ，。协调条件： 。可解得 ， 。故有 ， 。代入数据可得测 7-3-2 图120F500120120，。测7-3-2 （12分）如图结构中，螺栓许用切应力，刚架变形很小，试根据切应力强度设计螺栓尺寸d。解：螺栓群承受竖直向下的力，每个螺栓相应的剪力（方向向下） 。r2r1(a)记 ，则螺栓群承受转矩 。记 ，根据图(a) 可知，上下两个螺栓与中间两个螺柱所受的力的比例为 。记上下两个螺栓所受这部份剪力为

5、，则有 ，故有 。故有总剪力 。由 可得 ， 取 。测7-3-3（15分）如图的结构中，立柱是外径 ，内外径之比 的空心圆杆，。板面尺寸 ，。板面承受的最大风压为 。不计立柱和板面自重，用第四强度理论求立柱中危险点的应力。bhH测 7-3-3 图解：立柱承受弯扭组合变形。板面所受合力 。弯矩 。扭矩 。第四强度理论相当应力 。2aaFEI2EIC测 7-3-4 图测7-3-4（20分）在如图的结构中，(1) 求C点处的位移；(2) 画出结构的剪力图和弯矩图。解：解除C点处的约束而代之以约束力R，如图(a)，FRR(a) 协调条件F / 54F / 52Fa / 54Fa / 5 ， 。故 。由

6、此可得结构剪力图和弯矩图。测7-测 7-3-5 图LLFABCad3-5（10分）图示结构中，杆为边长为的正方形截面，为直径为的圆杆，两杆材料相同，且皆为细长杆。已知A端固定，B、C为球铰。为使两杆同时失稳，直径与边长之比应为多少？解：左端部份的临界荷载 ，右端部份的临界荷载 。两杆同时失稳，有 ， 故有 。即 ， 。故有 。模拟试题8参考解答测8-1 填空题 （共3个小题）测 8-1-2 图aaaP2P2P3a / 2测8-1-1（6分）某试件材料的弹性模量 E为，泊松比为0.25，则这种材料的剪切弹性模量G为 10 。若试件直径为，该试件拉伸到轴向应变为 时相应的拉伸应力为 20 ，直径缩

7、短了 0.008 。测8-1-2（4分）图示等截面直杆，杆长为，材料的抗拉刚度为，受力如图。杆中点横截面的铅垂位移为。测8-REI测 8-1-3 图1-3（4分）为了使如图的抗弯刚度为的悬臂梁轴线变形成为半径为的圆弧（远大于梁的长度），可在梁的自由端处加上一个大小为 的力偶矩。测8-2 计算题 ( 共6个小题 )测8-2-1（15分）画出图示外伸梁的剪力、弯矩图。测 8-2-1 图aqa2qa 22aqaq2qa 2qa2qa / 37qa / 3解： ， ， ， ， 。由此可得如下剪力图和弯矩图。xFS2qa / 3qa / 37qa / 3xM2qa2 / 32qa2ABC测8-2-2（1

8、6分）在上题中，梁的横截面形状如图，求梁中横截面上最大的拉应力。解：先求截面形心位置，以下边沿为基准，有。再求截面关于形心轴（即中性轴）的惯性矩252520015050测 8-2-2 图 。在BC区段上侧有最大拉应力，。在A截面下侧有最大拉应力 ， 。故最大拉应力在BC区段上侧，。测8-2-3（15分）阶梯形圆轴直径分别为 ，轴上装有三个皮带轮，如图所示。已知由轮B输入的功率为 ，轮A输出的功率为 ，轴作匀速转动，转速 ，材料的许用切应力 ，许用扭转角 。不考虑皮带轮厚度的影响，试校核轴的强度和刚度。测 8-2-3 图BCm1m2m35001000200d2d1A621 NmADCB1432

9、Nm解： 首先作阶梯轴的扭矩图，如图所示。(1) 强度校核，。根据平衡条件，有，AD段最大切应力为。AC段的最大工作切应力小于许用切应力，满足强度要求。DC段的扭矩与AD段的相同，但其直径比AD段的大，所以DC段也满足强度要求。CB段上最大切应力为。故CB段的最大工作切应力小于许用切应力，满足强度要求。(2) 刚度校核AD段的最大单位长度扭转角为 。CB段的单位长度扭转角为 。综上所述可知，各段均满足强度、刚度要求。AaaqaCBD测 8-2-4 图测8-2-4（15分） 如图所示，刚架ABC的EI为常量；拉杆BD的横截面面积为A，弹性模量为E。试求C点的竖直位移。解： 用叠加法求解。根据平衡

10、条件很容易求出BD杆内的轴力。C点的竖直位移是由AB、BC和BD杆的变形引起的，由于BD杆伸长 ，使B点平移（因是小变形，忽略了B点位移的竖直分量），从而使C点下降了。刚化拉杆DB和横梁BC。分布载荷q对B点产生力矩，使AB杆弯曲。这一弯曲相当于简支梁在端点作用力偶矩而产生的弯曲，相应地在B截面产生转角。这个转角引起C点的竖直位移为。刚化拉杆DB和竖梁AB。BC杆可视为一悬臂梁，在均布载荷作用下，C点的竖直位移为。所以C点的总竖直位移 。测8-2-5（15分）在如图的悬臂梁中，集中力 。臂长 ，横截面为矩形且 ，材料 ，试确定横截面尺寸。bhFqL测 8-2-5 图解：问题属于斜弯曲，危险截面

11、位于固定端面。 ， ， 。，故有 ，故取 ，。测8-2-6（10分）如图所示的结构中，两根立柱都是大柔度杆，抗弯刚度均为，只考虑图示平面内的稳定，求竖向荷载的最大值。并求x为何值时可以取此最大值。测 8-2-6 图FxLH解：两柱的临界荷载分别为 和 ，荷载的最大值 。对左柱顶端取矩可得 ， 。模拟试题9参考解答测9-1 单选题 （共6个小题）测9-m测 9-1-1 图1-1（4分）如图所示的悬臂梁，自由端受力偶m的作用，关于梁中性层上正应力及切应力的下列四种表述中，只有 C 是正确的。A，； B，； C，； D，。 测 9-1-2 图测9-1-2（4分）在受扭圆轴中取同轴圆柱面 ，两个过轴线

12、的纵截面 和 ，以及横截面 ，如图所示。在这些面中，没有切应力存在的面是 D 。A B C DAs / 2s Bs / 2s Cs s / 2D测 9-1-3 图测9-1-3（5分）下列应力状态中，最容易发生剪切破坏的情况是 B 。测 9-1-4 图ma2adCBA测9-1-4（6分）图示圆轴AB两端固定，在横截面C处受集中力偶矩m的作用，已知圆轴长度为3a，直径为d，剪切弹性模量为G，截面C的扭转角，则所加的外力偶矩m等于 B 。A BC DbcdfeaghF测 9-1-5 图测9-1-5（5分）图示受压柱中部横截面上最大压应力的位置是下列线段中的 C 。Aab Bcd Cef Dgh测9-

13、1-6（3分）细长直钢杆两端承受轴向压力，材料的比例极限为，屈服极限为，当钢杆失稳时，杆中的应力s 的值满足下列不等式中的 B 。A B C D测9-2 计算题 ( 共5个小题 )测9-2-1（18分） 如图的两根杆件的弹性模量E、横截面积A均相等且为已知，许用应力为。为了提高结构的许用荷载，可以事先将 号杆加工得比a略短，然后再组装起来。求合理的值。并求这样处理后的许用荷载。处理后的许用荷载比不处理提高多少百分点？解：先考虑没有间隙时两杆中的轴力。设这种情况下两杆的轴力分别为和，则有平衡条件：， 即 。测 9-2-1 图Faaada物理条件： ， 。协调条件： 。可解得 ， 。再考虑没有荷载

14、而只有间隙时两杆中的轴力。设这种情况下两杆的轴力分别为拉力和压力，则有平衡条件：，物理条件： ， 。协调条件： 。可得 ， 。 考虑既有荷载又有间隙时两杆中的轴力。 ， 。应力 ， 。合理的值应使两杆同时达到许用应力，故有 。由之可得 。测 9-2-2 图aqaqa 2q测9-2-2（10分）画出图示简支梁的剪力、弯矩图。解：可以看出，所有外荷载已构成平衡力系，故两处支反力均为零。FSqa x Mqa2 / 2qa2 / 2x由外荷载可画出以下内力图：测9-2-3（14分）求如图简支梁中点A处的挠度。解：由于对称性，原结构中点的挠度与如图(a) 的悬臂梁自由端B处的挠度相等。AEIFa2EI测

15、 9-2-3 图aaa 用叠加法求B处挠度。C点处挠度，如图(b)： ，C点处转角：ABF / 2EI2EIC(a) 。B点相对于C点的挠度： 。故B点相对于A点的挠度： F / 22EIACFa / 2(b)。故原结构中点A处的挠度： 。测9-2-4（15分）梁的横截面形状如图，。梁总长 ，承受竖直方向的均布荷载。材料的许用拉应力 ，许用压应力 。梁的两个铰支座在水平方向上的位置可以调整。试求铰支座处于什么位置可使梁的许用荷载为最大，并求出相应的许用荷载。Lqaa(a)Lq4024测 9-2-4 图解：两支座显然应该对称布置，如图(a)。这样两个支座的支反力均为 。由于许用压应力远大于许用拉

16、应力，故梁的强度应以拉应力作为控制因素。梁中承受最大正弯矩的截面下侧受拉，最大拉应力 ；梁中承受最大负弯矩 的截面上侧受拉，最大拉应力 。支座的最佳位置，应使，故有 。设左支座离左端距离为a，则最大负弯矩产生在支座处，其绝对值 ，最大正弯矩产生在中截面，其值 。故有。由上式可解得 。在这种情况下，故有 ， 即许用荷载 。测9-2-5（16分）图示水平直角折杆如图所示 ，d 、a 和F 为已知。试求：测 9-2-5 图CBA2FF2aad(1) AB段危险截面上的内力、危险点位置；(2) 按第三强度理论写出危险点的相当应力表达式 。解：(1) 易得危险截面为A处横截面。该处有轴力 ，扭矩 ，弯矩

17、。危险点在A截面下点。(2) 危险点处有：最大压应力 ，最大切应力 。第三强度相当应力 。模拟试题10参考解答测10-1 填空题 （共5个小题）测10-1-1 （4分）图示为某种材料的拉压和扭转实验的应力应变图线。图中 号线是拉压试验结果， 号线是扭转试验结果。这种材料的泊松比为 0.25 。测10-1-2（6分）边长为1的正方形产生均匀变形后成为如图的矩形，其中长边为1.005，短边为0.998，偏转角度为0.2，该正方形的正应变 0.005 ， 0.002 ， 切应变 0 。xy测 10-1-2 图0.0012240 96s ,t (MPa)e , g测 10-1-1 图2aa2aaFFF

18、测 10-1-3 图测10-1-3（4分）如图，两个悬臂梁的自由端都用铰与一个刚性圆盘相连接。圆盘周边作用着三个F力，方向如图。左边梁中绝对值最大的弯矩为 Fa ，右边梁中绝对值最大的弯矩为 3Fa 。测10-1-4（2分）直径为d的实心圆轴两端承受转矩的扭转作用，圆轴外表面上的切应力为 ，在相同转矩作用下，外径为2d、内径为d的空心圆轴外表面上的切应力 。F2L测 10-1-5 图测10-1-5（4分）图示的大柔度压杆由弹性模量为E、直径为d的圆杆制成，该压杆的屈曲临界荷载为 。测10-2 计算题 ( 共5个小题 )测10-2-1（12分）如图，横梁是刚性的，、号竖杆的抗拉刚度均为，求三杆中

19、的轴力。测 10-2-1 图FLa / 2aa / 2F / 2F / 2(a)F / 2F / 2(b)解：由横梁的特点，可将荷载分为对称部分（如图(a)）和反对称部分（如图(b)）的和。对于对称部分，易得三杆轴力均为拉力。对于反对称部分，由于变形反对称， 号杆不变形，故轴力为零。对中点取矩，可得 号杆有拉力， 号杆有压力。由此可得： 号杆有拉力 ， 号杆有拉力 ， 号杆有拉力 。测10-测 10-2-2 图mLLAB2-2 （12分）两端固定的空心圆轴内径，外径，长，在中点承受集中转矩 。材料剪切弹性模量 。若许用切应力，轴的任意两个横截面的相对转角不得超过0.1。校核该轴的强度和刚度。解

20、：由于结构的对称性，可得左右两段的扭矩均为 。故强度足够。轴的任意两个端面的最大转角是固定端与中截面的相对转角，这个角度 ，故刚度不足。测10-2-3（13分）画出图示刚架的内力图。qqa3qa2 / 2qaqa测 10-2-3 图qaaqa解：FNqaM3qa2 / 2qa2 / 2FSqa测 10-2-4 图F1h = 400a = 300F2测10-2-4 （18分）在如图的结构中，力 ，竖直实心圆柱的直径，许用应力。试用第三强度理论校核竖杆强度。解：使圆柱产生压弯组合变形。其弯矩，压缩正应力。使圆柱产生弯扭组合变形。其弯矩 。扭矩。故扭转切应力。危险截面在圆柱底面，其弯矩 。故最大弯曲

21、正应力。故危险点最大正应力 。危险点第三强度理论相当应力 。 故立柱安全。aaaq2qa2C测 10-2-5 图AB测10-2-5（25分）在如图的结构中，AC梁的横截面是边长为的正方形，CB梁的横截面是宽为 、高为的矩形。(1) 求C点处的位移；q2qa2CRR(a)(2) 求两梁中的最大弯曲正应力及其所出现的位置。解：(1) 记左、右梁的抗弯刚度分别为 和 。设铰对左梁起向上支承R的作用，如图(a)。左梁C端挠度：。右梁C端挠度：。协调条件： 。可得 。故C端的挠度： 。(2) 由上述结论可得，左梁上绝对值最大的弯矩为 ，出现在集中力偶矩作用处偏左。相应的最大弯曲正应力 。右梁上绝对值最大

22、的弯矩为 ，出现在固定端处。相应的最大弯曲正应力 。模拟试题11参考解答测11-1 填空题（共5个小题）测11-1-1（2分）题图上图的偏心受拉杆与下图的拉弯组合杆的变形及应力情况在 离两端面不很近 的区域内是完全一样的。做出这一判断的理论依据是 圣维南原理 。测 11-1-2 图ss测11-1-2（2分）对于如图形式的应力状态，若材料常数为和，45方向上的应变片的理论读数为 0 。FFeFFFeFe测 11-1-1 图测11-1-3（3分）两根圆轴承受相同的扭矩。一根为实心，另一根为内外径之比为0.6的空心圆轴，两轴横截面积相等。实心圆轴最大切应力与空心圆轴最大切应力之比为 1.7 。测11

23、-1-4（5分） 承受均布荷载q的悬臂梁长度为L，横截面为直径是d的圆。在具有最大正应力处的第三强度理论的相当应力 ，在具有最大切应力处的第三强度理论的相当应力 。测11-abcdFLaABCd测 11-1-5 图1-5（2分）直角曲拐ABC由铸铁制成，在C处受到铅垂方向作用力F的作用，在此曲拐轴的危险截面A上，其弯矩值为 FL 、扭矩值为 Fa 、剪力值为 F ，A截面的危险点为a、b、c、d四点中的 a 。测11-2 选择题 （共5个小题）测11-2-1（2分）在低碳钢试件的拉伸实验中，杆件横截面上的应力水平达到某个值之前卸载，不会产生残余变形；而超过这个值之后卸载，就将产生残余变形。这个

24、值被称为 B 。A比例极限 B屈服极限 C强度极限 D疲劳极限测11-2-2（2分）等截面直梁在弯曲变形时，在 D 最大处挠度曲线曲率最大。 A挠度 B转角 C剪力 D弯矩测11-2-3（3分）下列关于位移和变形的结论中，只有 A 是正确的。A若物体各点均无位移，则该物体必定无变形； B若物体产生位移，则必定同时产生变形；C若物体无变形，则必定物体内各点均无位移；D若物体产生变形，则必定物体内各点均有位移。测11-2-4（3分）某个梁的挠度函数为 ，则该梁在 处的弯矩的数值为 D 。 A B C D测11-2-5（2分）按许用应力计算，一个壁很薄的圆筒可以承受的转矩作用。可是，当外加转矩达到时

25、，圆筒表面突然产生许多皱折，以至于无法继续加载。这种现象称为 C 。A屈服 B颈缩 C失稳 D脆性测11-3 计算题 ( 共5个小题 )FN1FN2aa测 11-3-1 图(a)测11-3-1（15分）如图所示，阶梯形钢杆的两端在 时被固定，钢杆上下两段的横截面面积分别为 ，当温度升高至 时，试求杆内各部分的温度应力。钢杆的 ，。解： 阶梯形钢杆的受力图如图 (a) 所示。平衡条件： ， 。物理条件： ， 。协调方程： 。解得 。杆各部分的应力分别为，。测11-3-2（15分）如图，将一段圆木制成矩形截面梁，该梁的荷载沿竖直方向。(1) 要使梁具有最大的强度，h与b的比值应为多少？(2) 要使

26、梁具有最大的刚度，h与b的比值应为多少？解：(1) 要使梁具有最大的强度，应使其抗弯截面系数为最大。测 11-3-2 图bhd， ， ， 。(2) 要使梁具有最大的刚度，应使其惯性矩为最大。， 。测11-3-3（18分） 梁AB和CD的抗弯刚度已知 ，梁端B、C间有间隙。若在载荷F作用下B处的挠度大于，求梁C点的挠度 。解：设两自由端的相互作用力为R，则左梁自由端挠度测 11-3-3 图2LLBCAEI2EIFD，右梁自由端挠度 。由协调条件 即有 。可得 。 故有C点挠度 。测11-3-4（14分）如图所示，实心轴和空心轴通过牙嵌式离合器连接在一起。已知轴的转速，传递的功率，材料的许用切应力

27、。试选择实心轴的直径和内外径比值为0.5的空心轴的外径。解： 轴所传递的扭矩为。d1d2D2测 11-3-4 图由实心圆轴的强度条件。可得实心圆轴的直径为 。空心圆轴的外径为。测11-3-5（12分）竖直放置的壁厚均匀的铝制杆件横截面尺寸如图。杆件高 ，材料弹性模量 ，杆件下端四周牢固地与基座固结，上端自由。求构件的稳定临界荷载。解：其惯性矩10020010测 11-3-5 图 ，临界荷载。模拟试题12参考解答测12-1 填空题 （共2个小题）测12-1-1（4分）某梁的弯矩图如图所示，其中曲线段为抛物线。从图中可看出，包括支反作用，该梁上一共作用了 1 个集中力， 3 个集中力偶矩，以及 1

28、 段均布力。测12-1-4（4分）如图弯曲梁的弹性模量为，泊松比为，抗弯截面系数为，弯矩为。在梁下边沿与轴线成45方向上有一应变片。该应变片的理论读数为 。测 12-1-1 图Mx测 11-1-4 图MM测12-2 选择题 （共3个小题）测12-2-1 （4分）铸铁梁上有如图的移动荷载。同一横截面有下列不同的放置方式，从强度考虑，选取 B 的截面放置形式最好。ABCD测 12-2-1 图测12-2-2（4分）横截面积为A的直杆两端承受轴线方向上的拉力F的作用。在杆件中部任意方位的横截面上考虑，以下的结论中只有 C 是正确的。A只有正应力而没有切应力；B又有正应力又有切应力；C最大正应力为 ，最大切应力为 ；D最大正应力为 ，最大切应力为 。F123测12-2-3（4分）如图的悬臂梁上的三个单元体、 的应力状态是以下各种情况中的 A 。ABCD测 12-2-3 图测12-3 计算题 ( 共6个小题 )测12-bF2bAh测 12-3-1 图3-1（10分）图中横梁为刚性的，左右两根圆杆材料的弹性模量均为E，直径分别为d和2d，求力F作用点A处的竖向位移。解：易于由平衡得左右两杆的轴力， 。由此可得两杆的伸长量， 。故A点位移 。测12-3-2（14分）受纯弯曲的梁横截面如图所示，该截面上作用有正弯矩M。试求该截面中上面2/3部分与下面1/3部分各自所承受