工程力学习题册-答案

1、工程力学第五章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而二M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_ABBGADDCq受压缩白杆件有_BE、BD_图5-13 .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b=Fn/A;单位是N

2、/itf_或Pa_。1MPa=106_N/nf=21N/mm。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，称为相对变幺，又称为线应变，用符号上表示，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一杆长成正比，而与横截面面积成反比。9 .胡克定律的两种数学表达式为(T=E£和L=FNLo/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

3、。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弓虽度。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弓虽度很低，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，以符号工表示。对于塑性材料，危险应力为外；对于脆性材料，危险应力为Rm16 .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第1页共6页工程力学第五章受的_最大应力_。用符号.n称

4、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_太工_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“X”)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

5、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(T£

6、;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。(V)(X)(V)(V)(X)(x)(x)(x)(x)(V)(V)(V)(X)(x)(x)(x)(x)(x)(V)(V)(X)(3)对应d点的应力称为强化极限。图5-2三、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第2页共6页工程力学第五章丸B-C.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。A.FB.F/2C

7、.0D.AB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。A.F/2B.FC.0D.F/AE.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La=2Lb,则ALa与ALb的关系是A.ALa=ALbB.ALa=2ALbC.ALa=(1/2)ALb(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

8、关系为Aa=2Ab,则绝对变形ALa与ALb的关系是。A.ALa=ALbB.ALa=2ALbC.ALa=(1/2)ALb(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ALa：ALb=oA.2B.1/2C.1D.0(A、D)10.拉压胡克定律表达式是和。A.AL=FnL/(EA)B.b=e/EC.AL=EL/(FnA)D.E=6/&(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b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(A)13.按照强度条件，

9、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.轴力最大第3页共6页工程力学第五章四、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。

10、（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一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（T0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ns=1.52.0;脆性材料仲=2,53.55 .安全系数能否小于或

11、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。23FB202a）b）图5-6解:a）截面11:13F24F由ZFX=0得：Fn1=4F（压力）由gFx=0得：Fn23F+4F=0XFn2=-F（压力）b）截面11由£FX=0得：Fn1=F（压力）第4页共6页工程力学第五章FN2-2F+F=0FN2=F（拉力）产.尸Fn3=F（压力）32 .在图5-6中，若杆件的横截面积A均为1000mri2，F=1KNL试求各指定截面的

12、应力大小，并指出是拉应力还是压应力。解：（a）叫=Fn"A=-4父1000/1000=-4MPa（压应力）仃2=Fn2/A=-1000/1000=-1MPa（压应力）（b）%=FN1/A=-1m1000/1000=-1MPa（压应力）仃2=FN2/A=11000/1000=1MPa（拉应力）。3=Fn3/A=-1父1000/1000=-1MPa（压应力）3 .长0.3m的杆，横截面积为300mrnf,受拉力30000N后伸长0.2mmio试求改杆材料的弹性模量。解：L=FNLoEAfnLOE=LA300000.310000.23003二15010MPa=150GPa22A1=100m

13、m,A2=200mm,图5-74 .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2A3=250mm。Fn1=50kN同理Fn2=50kNFn3=50kN3（T1=Fn1/A1=50X10/100=500MPa（拉应力）（T2=Fn2/A2=50X103/200=250MPa（拉应力）（T3=Fn3/A3=50X103/250=200MPa（拉应力）第5页共6页工程力学第五章5 .飞机操纵系统有一钢索，长度L=3m,承受拉力F=24kN,材料的弹性模量E=200GPa,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FN=24kN由强度条件仃=Fn宅b可得：AFnb24103一1402=171.4mm(2)由题意可知：LL=FnL。£2mmEAAf24103310323=1