农业设施设计基础

1、农业设施设计基础1. 什么叫温度梯度？2. 分别用文字和数学表达式来表述傅里叶定律。3. 一般，材料的导热系数与 和 有关。4. 保温材料是指 的材料。5. 温度梯度表示温度场内的某一点等温面上什么方向的温度变化率?（ ）(1)切线方向 (2)法线方向 (3)任意方向 (4)温度降低方向6. 金属含有较多的杂质，则其导热系数将如何变化? （ ） (1)变大 (2)变小 (3)不变 (4)可能变大，也可能变小7. 已知某一导热平壁的两侧壁面温差是30，材料的导热系数是22W/ (mK)，通过的热流密度是300W/m2，则该平壁的壁厚是多少？ （ ）(1) 220 m (2)22 m (3) 2.

2、 2 m (4) 0. 22 m8. 冬天用手分别触摸置于同一环境中的木块和铁块，感到铁块很凉，这是什么原因？（ ）(1) 因为铁块的温度比木块低 (2) 因为铁块摸上去比木块硬(3) 因为铁块的导热系数比木块大 (4) 因为铁块的导温系数比木块大9. 在稳态导热中，已知三层平壁的内外表面温度差为120，三层热阻之比R1 : R2 : R3 = 1 : 2 : 3，则各层的温度降为 。(1) 60、40、20 (2) 70、40、10 (3) 20、40、60 (4) 10、40、7010. 试解释材料的导热系数与导温系数之间有什么区别和联系。(提示：从两者的概念、物理意义、表达式方面加以阐述

3、)11. 温度升高时，气体的导热系数一般随温度会发生怎样的变化？ ( )(1)增大 (2)减小 (3)不变 （4)可能增大也可能减小12. 如图，平壁与圆管壁材料相同，厚度相同，在两侧表面温度相同条件下，圆管内表面积等于平壁表面积，试问哪种情况下导热量大？13. 夏天，阳光照耀在厚度为40mm的用层压板制成的木门外表面上，用热流计测得木门内表面热流密度为15W/m2。外变面温度为40，内表面温度为30。试估算此木门在厚度方向上的导热系数。答案解析：1. 温度梯度:在等温面法线方向上最大温度变化率。2. 傅里叶定律:在各向同性均质的导热物体中，通过某导热面积的热流密度正比于该导热面法向温度变化率

4、。3. 种类，温度4. 12 W/ (mK)5. 法线方向6. 变小7. 2. 2 m8. 因为铁块的导温系数比木块大9. 20、40、6010. 试解释材料的导热系数与导温系数之间有什么区别和联系。(提示：从两者的概念、物理意义、表达式方面加以阐述)从表达式看， 导温系数与导热系数成正比关系（)，但导温系数不但与材料的导热系数有关，还与材料的热容量(或储热能力)也有关；从物理意义看，导热系数表征材料导热能力的强弱，导温系数表征材料传播温度变化的能力的大小，两者都是物性参数。）11. 增大12. 解：由题意，平壁导热量 圆管壁导热量 故换热量之比：显然，所以圆管壁的导热量大。13. 解： 小测

5、试（二）1. 有人将一碗稀饭置于一盆凉水中进行冷却。为使稀饭凉得更快一些，你认为他应该搅拌碗中的稀饭还是盆中的凉水？为什么？（6分）2.改变暖气中的水流速度是否可以改变显著地增强换热？（8分）3. 电影泰坦尼克号里，男主人公杰克在海水里被冻死而女主人公罗丝却因躺在筏上而幸存下来。试从传热学的观点解释这一现象。（8分）4. 要增强物体间的辐射换热，有人提出用发射率大的材料。而根据基尔霍夫定律，对漫灰表面，=，即发射率大的物体同时其吸收比也大。有人因此得出结论：用增大发射率的方法无法增强辐射换热。请判断这种说法的正确性，并说明理由。（8分）5. 相距很近且彼此平行的两个黑体表面，若（1）两表面温度

6、分别为1800K和1500K；（2）两表面温度分别为400K和100K。试求两种情况下辐射换热量的比值。由此可以得出什么结论？（20分）6. 水泥泡沫砖构成的平壁，厚度为50cm，导热系数= 0.1+0.002t W/（mK），高温面维持200、低温面为50。试求：（1）通过平壁的热流密度； （2）维持热流密度不变时，计算在墙壁内温度为70处，距离温墙面的厚度为多少？（20分）7. 单位面积的导热热阻单位为（ ）（5分） A. m2K B. m2K/W C. W/m2 D. W/ mK 8. 在稳态导热中，决定物体内温度分布的是（ ）（5分） A. 导温系数 B. 导热系数 C. 传热系数 D

7、. 密度 9 下列哪个准则数反映了流体物性对对流换热的影响（ ）（5分） A. 雷诺数 B. 雷利数 C. 普朗特数 D. 努谢尔特数10. 对流换热系数为100 W/（m2K）、温度为20的空气流经50的壁面，其对流换热的热流密度为（ ） （5分） A. 1104 W / m2 B. 2104 W / m2 C. 2103 W / m2 D. 3103 W / m211. 由表面1和表面2组成的封闭系统中：F1, 2（ ）F2, 1。 （5分） A. 等于 B. 小于 C. 可能大于，等于，小于 D. 大于 12. 单位时间内离开单位表面积的总辐射能为该表面的（ ） （5分） A. 有效辐射

8、 B. 辐射力 C. 反射辐射 D. 黑度 1. 从稀饭到凉水是一个传热的过程。显然，稀饭和水的换热在不搅动时属自然对流。而稀饭的换热比水要差。因此，要强化传热增加散热量，应该用搅拌的方式强化稀饭侧的传热。2. 暖气内是水的强制对流换热，而外部是空气的自然对流换热。由于空气侧对流换热表面传热系数远小于水侧的。热阻主要集中在空气侧，因而通过改变水速（即进一步减小水的热阻）对传热量的贡献不大。3. 杰克在海水里其身体与海水间由于自然对流交换热量，而罗丝在筏上其身体与空气之间产生自然对流。在其它条件相同时，水的自然对流强度要远大于空气，因此杰克身体由于自然对流散失能量的速度比罗丝快得多。因此杰克被冻

9、死而罗丝却幸免于难。4. 在其它条件不变时，由物体的表面热阻可知，当越大时，物体的表面辐射热阻越小，因而可以增强辐射换热。因此，上述说法不正确。5.6. 7.B 8.B 9.C 10.D 11.C 12.A传热系数：单位是瓦/（平方米度）（W/K，此处K可用代替）。导热系数：1瓦米开 (W/mk) 热阻： (K /W) 热流密度：1瓦厘米2 (W/cm2)理论力学基本概念第1节 静力学基本概念考点1：刚体的概念理论力学所研究的物体仅限于刚体。所谓刚体是指无论受到什么样的力作用绝对不发生变形的物体。换句话说，刚体是指在任何情况下，其体内任意两点间距离都不会改变的物体。严格地说，绝对不变形的刚体在

10、客观上是不存在的，即使是坚硬的钢铁，在力的作用下也总要或多或少发生不同程度的变形。但是，这种微小的变形对平衡问题的研究影响不大，可以忽略不计；同时，把受力物体假定为刚体，就能使理论力学所研究的问题大为简化。但是，需要注意的是，刚体的平衡条件只是变形体平衡的必要条件，而不是充分条件。也就是说，若将处于平衡状态的刚体看成变形体，其平衡状态将不一定保持；但是，如果变形体处于平衡状态，那么若将它看成刚体，则其平衡状态不受影响。考点2：平衡与运动世界上一切物质都在运动，运动是物质的固有属性。刚体的运动有两种基本的运动形式，即刚体的平动和定轴转动。虽然刚体的运动形式是多种多样的，但无论刚体的运动形式怎样复

11、杂，都可以看成是这两个基本运动形式的组合。刚体在运动过程中，若刚体上任一直线始终与原来的位置保持平行，则刚体的这种运动称为刚体的平行移动，简称平动。刚体在运动过程中，若刚体内（或延伸部分）某一直线始终保持不动，则刚体的这种运动称为刚体的定轴转动。保持不动的那条直线称为固定转轴。所谓物体的平衡，是指物体相对于周围物体保持静止或做匀速直线运动。平衡是物体运动的一种特殊情况。对于某一物体的平衡状态，必须指明它是相对于周围哪一物体而言的。目前，我们所讨论的平衡，一般都是指相对于地球的平衡。考点3：力的含义与力的效应力是力学中一个基本量。力的含义：（1）力是物体间的相互作用；（2）力是物体运动状态发生变

12、化的原因；（3）力是物体形状发生变化的原因。力的效应：力使物体的运动状态发生改变以及力使物体发生变形，称为力的效应。其中，力使物体的运动状态发生改变的效应，称为力的外效应；而力使物体发生变形的效应，则称为力的内效应。考点4：力的三要素与力的等效条件力的三要素：（1）力的大小；（2）力的方向；（3）力的作用点。实践表明，力对物体的作用效应取决于这三个要素。在力的三要素中，只要其中任何一个要素发生改变，都能改变力对物体的作用效果。力的等效条件：力的等效条件是力的三要素均相同。考点5：力矢力矢：力是一个既有大小又有方向和作用点的矢量（或称向量），作用在物体上的力是定位矢量，作用在刚体上的力是滑动矢量

13、。力的表示：在力学中，力矢量可用一条具有方向的线段表示，线段的起点或终点表示力的作用点，线段的方位和箭头指向表示力的方向，线段的长度（按一定的比例尺）表示力的大小。通过作用点沿力方向的直线，称为力的作用线。力的单位：力在国际单位制中的单位是牛顿（N）或千牛（kN）。考点6：力矩在力学中，力对某点之矩（简称力矩）是量度该力使物体绕该点的转动效应的物理量。力矩的性质：（1）力对某点之矩不仅取决于该力的大小，同时还与矩心的位置有关；（2）力对任一点之矩，不会因该力沿其作用线移动而改变，因为此时力和力臂的大小均未改变；（3）力的作用线通过矩心时，力矩等于零；（4）互成平衡的一对力对同一点之矩的代数和等

14、于零。在平面力系中，力对于一点之矩是一个代数量，其大小等于力的大小与该点（称为力矩中心，简称矩心）到力作用线的垂直距离（称为力臂）的乘积。平面内，力对一点之矩只取决于力矩的大小及旋转方向。力矩的正负号规定：力使物体绕矩心逆时针转动为正；反之为负。在国际单位制中，力矩的单位是牛顿米（Nm）或千牛顿米（kNm）。考点7:力系同时作用在物体上的一群力，称为力系。在力系中，所有力的作用线汇交于一点的力系，称为汇交力系；所有力的作用线相互平行的力系，称为平行力系；所有力的作用线既不汇交于一点，也不全部相互平行的力系，称为一般力系（或称任意力系）。在力系中，所有力的作用线均在同一平面内的力系，称为平面力系

15、；所有力的作用线不全部在同一平面内的力系，称为空间力系。空间任意力系是最一般的力系。如果某一力系作用在物体上，使物体处于平衡状态，则这个力系称为平衡力系。若一个力系对物体的作用可用另一个力系代替，而不改变原力系对物体的作用效果，则这两个力系称为等效力系。如果一个力与一个力系等效，则这个力称作这个力系的合力。力系中的各力叫做这个力的分力。考点8： 工程上常见的力工程上常见的力有：（1）重力：地球吸引物体而产生的力，方向竖直向下、指向地心。（2）弹力：两个物体相互接触并发生弹性变形时，将会产生一种恢复原来形状的作用力，这种作用力称为弹力。弹力的方向总是与使物体发生变形的外力方向相反；在弹性限度内，

16、变形越大，弹力越大；变形越小，弹力越小；变形消失，弹力就消失。（3）摩擦力：相互接触的物体之间，有相对运动或有相对运动的趋势时，则接触面上就有摩擦力。摩擦力的方向，永远沿着接触面的切线方向，跟物体运动方向或相对运动趋势相反，阻碍物体间的相对运动。如果力的作用范围在一定条件下可简化为一个点，这种力就称为集中力。若力的作用面积较大，力就不能看成是作用在某一点上，不能用集中力来表示，这种力称为分布力。考点9：力偶的定义及力偶的效应力偶也是力学中一个基本量。大小相等、方向相反、作用线平行但不共线的两个力，称为力偶。在力偶作用面内，力偶使物体产生纯转动的效应。考点10：力偶的三要素力偶的三要素：（1）力

17、偶矩的大小； （2）力偶的转向； （3）力偶的作用平面。力偶的作用面：力偶中两反向平行力的作用线所在的平面，称为力偶的作用面。力偶臂：力偶中两反向平行力的作用线的垂直距离称为力偶臂。力偶矩：力偶中力的大小与力偶臂的乘积，称为力偶矩。国际制单位中，力偶矩的单位是牛顿米（Nm）或千牛顿米（kNm）。在平面内，力偶矩是代数量。力偶对物体的作用效应，完全取决于力偶的三要素，即力偶矩的大小、力偶的转向和力偶的作用平面。因此，力偶的等效条件为：力偶的三要素均相同。考点11：力偶的基本性质力偶的基本性质：（1）力偶在任何坐标轴上投影的代数和均为零，所以力偶无合力，即力偶不能用一个力来平衡，只能用另一个力偶来

18、平衡。也就是说，力偶不能与力等效，只能与另一个力偶等效。（2）力偶对物体只有单纯改变旋转运动的作用，而无平移的作用。（3）力偶对物体的作用效应仅仅取决于力偶的三要素，而与力偶的作用位置无关，即力偶可在作用平面内任意移动。对刚体而言，力偶还可以在与力偶的作用面平行的平面间任意移动。（4）在力偶三要素不改变的条件下，可以任意选定组成力偶的两个等值、反向、平行力的大小或力偶臂的长短。考点12：力偶系由大小相等、方向相反，作用线平行但不共线的两个力所组成的力系，称为力偶。同时作用在物体上的一群力偶，称为力偶系。在力偶系中，所有力偶的作用面均在同一平面内的力偶系，称为平面力偶系；所有力偶的作用面不全部在

19、同一平面内的力偶系，称为空间力偶系。如果某一力偶系作用在物体上，使物体处于平衡状态，则这个力偶系称为平衡力偶系。若一个力偶系对物体的作用可用另一个力偶系代替，而不改变原力偶系对物体的作用效果，则这两个力偶系称为等效力偶系。如果一个力偶与一个力偶系等效，则这个力偶称作这个力偶系的合力偶。考点13：力偶矩矢对于空间力偶问题，由于各力偶作用面在空间的方位不同，力偶矩就不能用代数量而必须用矢量来表示，称为力偶矩矢。力偶矩矢垂直于力偶作用面即沿力偶作用面的法线方向，指向按右手螺旋法则确定：以蜷曲的四指表示力偶在其作用面内的转向，伸直的拇指为力偶矩矢的指向，它的模等于力偶矩的大小。对刚体而言，力偶矩矢是一

20、个自由矢量。第2节 静力学基本公理考点1：二力平衡公理与二力构件二力平衡公理：作用在同一刚体上的两个力，使刚体平衡的充分必要条件是这两个力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上（简称等值、反向、共线）。二力平衡公理揭示了作用于物体上的最简单的力系平衡时，必须满足的条件。需要指出的是，对刚体来说，这个条件是必要且充分的；但对于变形体来说，这个条件仅是必要条件，不是充分条件。比如船舶吊杆的钢丝绳，在起吊重物时，钢丝绳受两个等值反向的拉力可以平衡，当受到两个等值反向的压力时，就不能平衡了。只在两个力作用下处于平衡的构件，称为二力构件（或二力杆）。二力构件的受力特点是两个力必在作用点的连线上。二力构件

21、的概念在力学的受力分析中处于相当重要的地位。考点2：加减平衡力系公理和力的可传性原理、力的平移定理加减平衡力系公理：在作用于刚体上的力系中，加上或减去任意一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。这是因为平衡力系中的各力对刚体作用的总效果为零，它不能改变刚体的平衡或运动状态。应用加减平衡力系公理可以得到一个重要推论-力的可传递性原理：作用于刚体上的力，可以沿其作用线移至刚体上任意一点，而不改变它对刚体的作用效果。并由此可知作用于刚体上的力是滑动矢量。应用加减平衡力系公理可以得到一个重要定理-力的平移定理：作用在刚体上的力可以平行移动到刚体上的任一点，但必须同时附加一个力偶，其力偶矩等于原来

22、的力对平移点之矩。力的平移定理是一般力系的简化基础。需要注意的是，加减平衡力系公理和力的可传性原理、力的平移定理都只适用于刚体，而不适用于变形体。考点3：力的平行四边形法则力的平行四边形法则：作用在物体上同一点的两个力，可以合成为作用于该点一个合力，合力的大小和方向是以这两个力矢量为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。力的平行四边形法则是力系简化的重要基础。平行四边形法则是力的合成法则，也是力的分解法则。应用力的平行四边形法则也可以将一个力分解为两个力。需要指出的是，力沿某轴方向的分力与力在该轴上的投影是两个不同的概念，二者的大小不一定是相等的。力沿某轴方向的分力是按力的平行四边形法则来进行

23、力的分解的，而力在某轴上的投影是按力的投影法则来进行的。力的平行四边形法则适用于任何物体。考点4：作用与反作用公理作用与反作用公理：两物体间的相互作用力，总是大小相等、方向相反，沿同一直线分别作用在相互作用的两个物体上。这个公理概括了自然界中物体间相互作用力的关系，它表明一切力总是成对地出现的，有作用力就必有反作用力，它们彼此互为依存条件，是对立统一的两个方面。需要注意的是，作用力和反作用力大小相等、方向相反，并在同一条直线上，但决不可认为这两个力相互平衡。因为作用力和反作用力是分别作用在两个物体上的两个力，不是作用在同一物体上的两个力，这与二力平衡公理有本质的区别，不能混同。作用与反作用公理

24、适用于任何物体。第3节 约束与约束反力考点1：约束的概念机械中的构件总是与周围的物体相互联系而又相互制约，构件的运动总是受到与它相联系的其他构件所制约。比如，转轴受到轴承的限制，滑块受到导板的限制，起吊的重物受到绳索的限制等。一个物体的运动受到周围物体的限制时，这些周围的物体就称为约束。约束对物体的作用力称为约束反力，简称为反力。约束限制物体的运动，使其沿某些方向的运动被阻挡，从而使物体的运动状态发生改变。工程中约束的种类很多，对于一些常见的约束，按其特性可以归纳为柔性约束、光滑接触面约束、铰链约束和固定端约束等几种基本类型。考点2：主动力与约束反力一般来说，物体受到的力可分为两类：一类是使物

25、体产生运动或运动趋势的力，称为主动力（或载荷），如重力、使物体运动的驱动力等；另一类是约束对物体的运动起限制作用的约束反力。当物体受到主动力作用后，将对周围的约束产生作用力，而各个约束将以等值、反向、共线的反作用力作用于该物体，这类力既是约束力又是反作用力，故称约束反力。一般情况下，约束反力是由主动力的作用所引起的，它随主动力的改变而改变。由于约束限制物体在某一方向的运动，故约束反力的方向总是与该约束所能限制的运动方向相反。在静力学中，主动力往往是给定的，而约束反力是未知的。因此对约束反力的分析，就成为受力分析的重点。由于约束使物体在某一方向不能运动，故约束反力的方向总是与该约束所限制的运动方

26、向相反。根据这一性质，可以确定约束反力作用线的位置及指向。考点3：柔性约束及其约束反力柔性约束的受力特点是只能受拉、不能受压，只能限制物体沿着它的中心线作离开的运动，而不能限制其他方向的运动。属于柔性约束的有绳索、链条和皮带等。绳索的约束反力方向应沿着它的中心线而背离物体，作用在柔性体与物体的联结点上。当皮带或链条绕过轮子时，皮带或链条的约束反力就沿轮缘的切线方向背离轮子。考点4：光滑接触面约束及其约束反力物体搁置在光滑支承面上，若接触面很光滑，摩擦可以忽略不计，则这种类型的约束称为光滑接触面约束。此时，不论接触面是平面或曲面，都不能限制物体沿接触面切线方向运动，也不能限制物体沿接触面外法线方

27、向运动，而只能限制物体沿接触面的内法线方向的运动，所以，光滑接触面约束的约束反力是一个沿接触面的外法线方向的力，这种约束反力也称法向反力。考点5：铰链约束及其种类铰链是工程中广泛应用的一种约束，铰链约束是用一个圆柱形销钉将两个构件连接在一起。铰链约束使其连接的两构件间相互限制彼此的相对平移而只允许存在相对转动。常见的铰链约束有三种：固定铰链约束、滑动铰链约束和中间铰链约束。考点6：固定铰链约束及其约束反力将构件和固定支座在连接处钻上圆孔，再用圆柱形销钉串联起来，使构件只能绕销钉的轴线转动，这种约束称为固定铰链约束，或称固定铰链支座。固定铰链约束的约束反力通常用通过铰链中心的两个相互垂直的分力来

28、表示。考点7：滑动铰链约束及其约束反力将构件的铰链支座用几个圆柱形滚子支承在光滑平面上，就成为滑动铰链支座。这种支座只能限制物体在与支座接触处向着支承面或离开支承面的运动，而不能阻止沿着支承面的运动或绕着销钉的转动。因此，滑动铰链支座的约束反力通过销钉中心，垂直于支承面。考点8：中间铰链约束及其约束反力如果两个构件用圆柱形光滑销钉连接，就成为中间铰链。中间铰链的销钉对构件的约束，与固定铰链支座的销钉对构件的约束性质相同，故其约束反力通常也表示为两个相互垂直的分力。考点9：固定端约束及其约束反力固定端（或插入端）约束的特点是限制物体既不能移动，也不能转动。比如电杆固定在混凝土地基上、工件固定在车

29、床卡盘上、梁砌入墙内等，地基、卡盘、墙壁等约束电杆、工件、梁，使它们的端部紧紧地与地基、卡盘、墙壁相连，既不能移动，也不能转动，这种约束就是固定端（或插入端）约束。固定端约束在平面内完全限制了物体可能存在的三种运动，即两个垂直方向的平移运动和转动。一般情况下，固定端约束用一对相互垂直的约束反力表示固定端约束对物体上下、左右移动的限制作用，用一个约束反力偶表示固定端约束对杆件转动的限制作用。第4节 受力分析考点1：分离体与受力图作用在物体上的每一个力，都对物体的运动（包括平衡）产生一定的影响。因此，在工程实际中，常常要分析某一构件受哪些力的作用，在这些力当中哪些力是已知的、哪些力是未知的，它们的

30、大小和方向如何等等，这种对物体受力情况进行的分析，称为受力分析。 在受力分析中，把所研究的物体称为研究对象，并把研究对象从周围物体中分离出来，单独画出它的轮廓图形，称为分离体。再在分离体上画出物体所受的全部力，包括主动力和约束反力，这个画有物体所受全部力的分离体图，称之为物体的受力图。取分离体、画受力图的整个过程即为受力分析过程。考点2：受力分析与受力图的画法受力分析过程的步骤，可大致归纳如下：（1）根据问题的要求确定研究对象，并将所确定的对象从周围物体中分离出来，即取分离体或取研究对象；（2）分析画出作用在分离体（研究对象）上的主动力，如重力、载荷等；（3）分析画出作用在分离体（研究对象）上

31、的约束反力，主要分析周围物体对研究对象的限制属于哪一类约束，根据约束的性质画约束反力，指向未定的可暂时假设；（4）最后作全面检查，对于研究对象绝不能人为地多加一个力，也不能少画一个力。画物体系的受力图时，通常应先找出二力构件，画出它的受力图，然后再画其他物体的受力图。当画物体系中某个物体的受力图时，只画其他物体对此物体的作用力或反作用力。材料力学的基本概念第1节 材料的弹性和塑性考点1：弹性与弹性变形任何物体在载荷作用下都会发生形状和尺寸的改变，故在材料力学中称为可变形固体（变形体）。试验指出，可变形固体在载荷的作用下，当载荷不超过某一定范围时，多数材料在去除载荷后能恢复原有的形状和尺寸，材料

32、的这种性质，称为弹性；去除载荷后能够消失的变形，称为弹性变形。材料力学研究的变形，主要是弹性变形，即材料在弹性阶段的变形。弹性变形通常是很小的，一般说来，是不可能用目测见到的。因此，除了在研究构件的刚度和求解超静定问题时必须考虑这一微小变形外，在研究构件的静力平衡问题时，可以忽略这一微小变形的影响。考点2：塑性与塑性变形试验指出，可变形固体在载荷的作用下，都要或多或少地发生一些变形，当载荷超过某一定范围时，在载荷去除后，变形只能部分地复原，而残留下一部分变形不能消失，材料的这种性质，称为塑性；复原消失的变形为弹性变形；不能复原而残留下来的变形，称为塑性变形。第2节衡量构件承载能力的标准考点1：

33、构件的强度要求工程上所遇到的构件或零件，要保证能够正常工作，首先要求在一定载荷作用下不发生破坏。例如，起重钢索不允许被重物拉断；齿轮的齿不允许破损；梁和轴不允许断裂等。构件的强度就是指构件在载荷作用下抵抗破坏的能力。考点2：构件的刚度要求构件在载荷作用下，虽然不发生断裂，但是，由于变形过大，也会影响构件的正常工作，例如，车床主轴变形过大，就会影响加工精度；齿轮轴发生弯曲变形，齿轮就不能正常啮合，轴承磨损就不均匀等。构件的刚度就是指构件在载荷作用下抵抗变形的能力。考点3：构件的稳定性要求有些构件在载荷作用下，虽然有足够的强度和刚度，但却不能保持其原有的平衡状态，而会突然发生弯曲。例如柴油机顶杆，

34、在压力不太大时，可以保持原来直线状态而平衡。当压力达到某一临界值后，会发生突然弯曲的现象，这时杆件就丧失了它的工作能力，这种现象称为丧失稳定，简称失稳。构件的稳定性就是指构件在载荷作用下保持其原有平衡状态、抵抗失稳的能力。考点4：构件的三项基本要求为要保证整个机器或结构的正常工作，首先要求构件在一定载荷作用下不发生破坏，保证构件具有足够的抵抗破坏的能力，即要求构件有足够的强度；其次要求构件在一定载荷作用下不发生过大的变形，保证构件有足够的抵抗变形的能力，即要求构件有足够的刚度；第三是要求构件在一定载荷作用下能维持其原有的平衡形式，即要求构件具有足够的稳定性。衡量构件承载能力的标准就是构件必须同

35、时满足以上三个基本要求。第3节 材料力学的研究内容和基本假设考点1：材料力学研究的基本内容构件的强度、刚度和稳定性是材料力学所要研究的主要内容。在工程实际中，若构件的截面尺寸过小，或选用材料不当，在外力的作用下将不能满足强度、刚度和稳定性的要求，从而影响构件的正常工作；反之，若构件的尺寸过大，或选用材料过好，虽然满足了强度、刚度和稳定性的要求，但构件的承载能力却未必能充分发挥，既浪费了材料，又增加了机械的重量和成本。材料力学的任务就是在保证满足强度、刚度和稳定性要求的前提下，以最经济的代价，为构件选择适宜的材料、确定合理的形状和尺寸，为设计构件提供必要的理论基础和计算方法。第4节 载荷及其分类

36、考点1：载荷的概念在材料力学中，将所有其他物体作用在所研究物体上的力和力偶，统称为外力。外力可分为主动力和反作用力两大类。作用于物体上的主动力又称为载荷。常见的载荷有重力、惯性力、汽压力、水压力和液压力等。考点2：静载荷和动载荷载荷按其是否随时间变化可分为静载荷和动载荷。不随时间变化或随时间缓慢变化的载荷，称为静载荷，如拉伸试验时施加试件上的载荷，锅炉的压力等。随时间作周期性变化或非周期性变化的载荷称为动载荷。考点3：交变载荷和冲击载荷动载荷又可分为交变载荷和冲击载荷。交变载荷是随时间作周期性变化的载荷，例如柴油机连杆、活塞杆承受的载荷。随时间作非周期性变化，或者说物体的运动在瞬时内发生突然变

37、化所引起的载荷，称为冲击载荷，例如打桩、冲压等。考点4：集中载荷和分布载荷载荷按其分布情况可分为集中载荷和分布载荷。作用在结构物的很小面积上，或可以近似看做作用在某一点上的载荷，称为集中载荷，例如对横梁的压力、对杆件的拉力等。均匀分布在结构物上的载荷，称为分布载荷。分布载荷又可分为体分布载荷（如重力）、面分布载荷（如屋面板上的载荷）和线分布载荷（如分布梁上的载荷）。考点5：名义载荷和计算载荷载荷按设计计算情况可分为名义载荷和计算载荷。根据额定功率用力学公式计算出的作用在零件上的载荷，称为名义载荷。它是机器在平稳工作条件下作用在零件上的载荷。名义载荷并没有反映载荷随时间作用的不均匀性、载荷在零件

38、上分布的不均匀性及其他影响零件受力情况等因素。这些因素的综合影响，常用载荷系数K来考虑估算。名义载荷与载荷系数的乘积，称为计算载荷。它是考虑了实际的工作情况，对部件进行计算用的载荷。第5节内力和应力考点1：内力的概念物体因受外力作用而变形，其内部各部分之间因相对位置改变而引起的相互作用力，称为内力。需要注意的是，物体不受任何外力时，其各质点之间，依然存在着相互作用的力，这就是通常所说的分子凝聚力。但材料力学中的内力，是指外力作用下而引起的这种凝聚力的改变量，即由于物体上施加了外力而产生的附加内力。这样的内力随外力的大小和形式的变化而变化，它的大小及其在构件内的分布规律与构件的强度、刚度和稳定性

39、密切相关。考点2：内力计算的截面法为了显示和计算内力，通常运用截面法。截面法是分析杆件内力的基本方法。假想用一个截面将物体截开分为两部分，并对截开后的任一部分建立平衡方程式，以确定截面上内力的方法，称为截面法。截面法可归纳为三个步骤：（1）截开：在需要求内力的截面处假想地把构件截开成两部分；（2）代替：任取一部分分析，移去另一部分，并在截面上用内力来代替移去部分对留下部分的作用；（3）平衡：对留下的部分建立平衡方程（对于留下的部分来说，截面上的内力就成了外力），根据已知的外力，就可以求出截面上的内力。考点3：应力及其单位应用截面法确定内力后，还不能判断构件的强度是否足够。因为构件强度不仅与内力

40、有关，还与构件横截面面积有关。衡量构件的强度必须以横截面上某点的内力聚集度的大小进行量度。横截面上的内力聚集度，即为应力。按照材料均匀连续性的假设，内力在截面上应是连续分布的。截面上分布内力的合力，称为截面上的内力。若截面某微小面积A上的内力的合力为P，则内力P与面积A的比值称为微小面积A上的平均应力。平均应力就是作用在单位面积上的内力，表示在A上各点内力的平均值。当A趋近于零时，微小面积A上的平均应力的极限值，即某一点内力的大小，称为截面上该点的总应力，用符号表示，即式中，应力单位为帕（Pa）或千帕（kPa）、兆帕（MPa），且1MPa103kPa106Pa。总应力是矢量，常用两个分量来表示

41、：一个是沿截面法线方向的分量，称为正应力或法向应力，用表示；另一个是沿截面切线方向的分量，称为剪应力或切向应力，用表示。第三章 力学练习题一、选择题1、外力就是构件所承受的载荷。（X） 答案：此说法错误 答疑：外力包括作用在构件上的载荷和支座反力。 2、材料力学中的内力是构件各部分之间的相互作用力。 答案：此说法错误 答疑：在外力的作用下，构件内部各部分之间的相互作用力的变化量，既构件内部各部分之间因外力而引起的附加的相互作用力。 3、用截面法求内力时，可以保留截开后构件的任意部分进行平衡计算。答案：此说法正确 4、应力是横截面上的平均应力。答案：此说法错误 答疑：应力是截面上某点的内力集度，

42、不是整个横截面上的平均值。 5、1、构件的强度、刚度、稳定性 。A：只与材料的力学性质有关 B：只与构件的形状尺寸有关C：与二者都有关 D：与二者无关答案：C6、均匀性假设认为，材料内部各点的 D 是相同的。A：应力 B：应变 C：位移 D：力学性质答案：D 7、各向同性认为，材料沿各个方向具有相同的 A 。A：力学性质 B：外力 C：变形 D：位移答案：A 8、在下列四种材料中， C 不可以应用各向同性假设。A：铸钢 B：玻璃 C：松木 D：铸铁答案：C 答疑：只有松木材料是各向异性，在轴线方向和与轴线垂直的方向上力学性质不同9、在下列说法中，正确的是 。A：内力随外力的增大而增大； B.内

43、力与外力无关；C.内力的单位是N或KN； D.内力沿杆轴是不变的；答案：A 答疑：内力与外载形成平衡力系，固内力随外力的增大而增大 10、在任意截面的任意点处，正应力与剪应力的夹角 。A：90O； B：45O； C：0O；D：为任意角。答案：A 答疑：在任意截面的任意点处正应力与剪应力永远相互垂直。 11、等直杆在力P作用下： A.N大 B.N大 C.N大 D.一样大答案：D答疑：用截面法求各截面上的内力时、各截面上的内力均与外载P组成二力平衡 12、计算MM面上的轴力 。 A：5P B：2P C：7P D：P 答案：D答疑：用截面法在MM处截开，取右段为研究对象， 列平衡方程。 13、图示结

44、构中，AB为钢材，BC为铝材，在P力作用下 C 。A：AB段轴力大 B：BC段轴力大 C：轴力一样大 答案：正确选择：C 答疑：内力只与外力的大小和作用点有关，与材料无关。14、关于轴向拉压杆件轴力的说法中，错误的是： C 。 A.拉压杆的内力只有轴力； B.轴力的作用线与杆轴重合； C.轴力是沿杆轴作用的外力； D.轴力与杆的材料、横截面无关。 答案：C答疑：轴力是内力，不是外力；15、设轴向拉伸杆横截面的正应力为，则45度斜截面上的正应力和剪应力分别为 。 A：/2、； B：均为； C：、/2； D：均为/2 答案：D 答疑：cos2、=sin2/2 16、轴向拉压杆，与其轴线平行的纵向截

45、面上 。A：正应力为零、剪应力不为零； B：正应力不为零、剪应力为零； C：正应力、剪应力均不为零； D：正应力和剪应力均为零。 答案：D 答疑：90cos2900、90=/2sin2900。 17、图示中变截面杆，受力及横截面面积如图，下列结论中正确的是 C 。A.轴力相等，应力不等； B.轴力、应力均不等C.轴力不等，应力相等 D.轴力、应力均相等提示.用截面法求各段的轴力分别为P、2P、3P；18、等直杆受力如图，横截面的面积为100平方毫米，则横截面MK上的正应力为. D 。A.-50Mpa B.-40MP C.-90Mpa D. +90MPa提示.截面法求M-K截面上的轴力为9KN。 19、拉杆的应力计算公式 = N/A的应用条件是. B 。A.应力在比例极限内； B.外力的合力作用线必须沿杆件的轴线； C.应力在屈服极限内； D.杆件必须为矩形截面杆；提示.此公式适用于轴向拉压杆件横截面的应力计算，与截面形状无关，且直到杆件在拉伸破坏之前均成立。 20、轴向拉压细长杆件如图所示，下列说法中正确的是 A 。A.1-1面上应力非均匀分布，2-2