工程力学大作业1(答案)

大作业〔一〕一、填空题1、杆件变形的根本形式有〔轴向拉伸和压缩〕、〔剪切〕、〔扭转〕和〔弯曲〕2、材料力学所研究的问题是构件的〔强度〕、〔刚度〕和〔稳定性〕。3、脆性材料的抗压能力远比抗拉能力〔强〕。4、同一种材料，在弹性变形范围内，横向应变ε/和纵向应变ε之间有如下关系：〔ε/=-με〕5、〔弹性模量E〕是反映材料抵抗弹性变形能力的指标。6、〔屈服点σs〕和〔抗拉强度σb〕是反映材料强度的两个指标7、(伸长率δ)和(断面收缩率ψ)是反映材料塑性的指标，一般把〔δ>5%〕的材料称为塑性材料，把〔δ<5%〕的材料称为脆性材料。8、应力集中的程度可以用〔应力集中因数K〕来衡量9、〔脆性材料〕对应力集中十分敏感，设计时必须考虑应力集中的影响10、挤压面是外力的作用面，与外力〔垂直〕，挤压面为半圆弧面时，可将构件的直径截面视为〔挤压面〕11、如下图，铆接头的连接板厚度t=d，那么铆钉剪应力=〔〕，挤压应力bs=〔〕。二、选择题1、构成构件的材料是可变形固体，材料力学中对可变形固体的根本假设不包括〔C〕A、均匀连续性B、各向同性假设C、平面假设D、小变形假设2、以下力学性能指标中，〔B〕是强度指标A、弹性模量B、屈服强度C、伸长率δD、许用应力3、以下力学性能指标中，〔C〕是反映塑性的指标A、比例极限B、抗拉强度C、断面收缩率ψD、平安系数n4、以下构件中，〔C〕不属于轴向拉伸或轴向压缩A、B、C、D、5、强度计算时，引入平安系数的原因不包括〔A〕A、力学性能指标测定方法都不是太科学B、对构件的结构、尺寸和受力等情况都作了一定程度的简化C、加工工艺对构件强度的影响考虑的不全面D、构件需有必要的强度储藏6、一直杆受外力作用如下图，此杆各段的轴力图为〔C〕A、B、C、D、7、一直杆受外力作用如下图，此杆各段的轴力为〔A〕A、+6〔拉力〕，-4〔压力〕，4〔拉力〕B、-6〔压力〕，-4〔压力〕，4〔拉力〕C、+6〔拉力〕，+4〔拉力〕，4〔拉力〕D、-6〔压力〕，+4〔拉力〕，4〔拉力〕8、图所示为两端固定的杆。在C、D两端处有一对力P作用，杆的横截面面积为A，弹性模量为E，A、B处支座反力〔C〕22LPFBCFBFAAA、FA=FB=2F/3B、FA=FB=FC、FA=F/3FB=2P/3D、FA=2F/3FB=F9、一钢制阶梯杆如下图，轴向外力P1=5KN，P2=2KN，各段杆长为l1=15mm，l2=l3=12mm，横截面面积A1=A2=6mm2，A3=3mm2，钢的弹性模量E=200Gpa，各段杆的线应变分别为、、，以下选项正确的选项是〔B〕A、>>B、>>C、>>D、>>11、在研究材料的力学性能时，出现过σ0.2，以下(C)说法是正确的?A、σ0.2是塑性材料的屈服强度B、σ0.2是脆性材料的屈服强度C、σ0.2是指试件在卸载后产生数值为0.2％的塑性应变时的应力值D、σ0.2是指试件在加载后产生数值为0.2％的应变时的应力值12、对于脆性材料，以下说法〔C〕是错误的?A、试件在受拉过程中，不出现屈服和颈缩现象。B、压缩强度极限比拉伸强度极限高出许多C、抗冲击性能好D、脆性材料拉伸断裂前的变形很少13、齿轮与轴由平键〔b×h×L=20×12×100〕连接，它传递的扭矩m=2KNm，轴的直径d=70mm，键的许用切应力为[]=60MPa，许用挤压应力为=100MPa，那么键的〔B〕。A、剪切强度和挤压强度都缺乏B、剪切强度和挤压强度都足够C、剪切强度缺乏D、挤压强度缺乏三、计算题1、一直杆受外力作用如下图，求此杆各段的轴力，并作轴力图解：〔1〕AB段：用截面1-1假想将杆截开，取左段研究，设截面上的轴力为正方向，受力如下图。列平衡方程式：〔拉力〕〔2〕BC段，取2-2截面左段研究，FN2设为正向，受力如下图，列平衡方程式：〔压力〕；〔3〕CD段，取3-3截面右段研究，FN3设为正，受力如下图，列平衡方程式：〔拉力〕〔4〕画轴力图2、如下图空心圆截面杆，外径D=20mm，内径d=15mm，承受轴向载荷F=20kN，材料的屈服应力σs=235MPa，平安因数n=1.5，试问该杆的强度解：杆件横截面上的正压力材料的许用应力3、如下图吊环，由圆截面斜杆AB，AC与横梁BC所组成。吊环的最大吊重F=500kN，斜杆用锻钢制成，其许用应力[σ]=120MPa，斜杆与拉杆轴线的夹角α=20°，试确定斜杆的直径。解：〔1〕斜杆轴力分析节点A的受力如图，设轴力FN，那么有平衡方程〔2〕截面设计取斜杆的截面直径4、如下图桁架，由杆1与杆2组成，在节点B承受载荷F作用。试计算载荷F的最大允许值即所谓许用载荷。杆1与杆2的横面积A=100mm2，许用拉应力为[σt]=200MPa，许用压应力[σc]=150MPa.解：〔1〕轴力分析设杆1和杆2轴向受拉，杆1与2的轴力分别为FN1和FN2，节点B的受力图如下图。列节点B的平衡方程得〔2〕计算许用载荷杆1的强度条件杆2的强度条件可见，桁架所能承受的最大载荷即许用载荷为5、如下图结构中，梁AB可视为刚体，其弯曲变形可忽略不计，杆1为钢质圆杆，直径d1=20mm，其弹性模量E1=200Gpa，杆2为铜杆，其直径d2=25mm，弹性模量E2=100Gpa，不计刚梁AB的自重，试求：〔1〕载荷P加在何处，才能使刚梁AB受力后保持水平？〔2〕假设此时P=30KN，求两杆内横截面上的正应力？解：〔1〕、选取刚梁AB为研究对象，画出其受力图。∑Fy=0：NA-P+NB=0。………….(1)∑mA(F)=0：-PX+NB×2=0……………(2)变形谐调条件为：△l1=△l2。即：〔虎克定律〕解得：NA=0.8533NB………………(3)由〔1〕和〔2〕得：x=2NB/〔NA+NB〕。由〔3〕代入上式得：x=1.08m。〔2〕、由〔2〕式得：NB=PX/2=30×1.08/2=16.2KN。NA=P-NB=13.8KN。∴σ1=NA/A1=13.8×4/π×(0.02)2=43.9Mpa。σ2=NB/A2=16.2×4/π×(0.025)2=33Mpa。6、齿轮与轴由平键〔b×h×L=20×12×100〕连接，它传递的扭矩m=2KNm，轴的直径d=70mm，键的许用切应力为[]=60MPa，许用挤压应力为=100MPa，试校核键的强度。解：(1)键的受力分析如图,(2)切应力和挤压应力的强度校核剪切面,挤压面综上，键满足强度要求。7、一铆接头如下图，受力F=110kN，钢板厚度为t=1cm，宽度b=8.5cm，许用应力为[]=160MPa；铆钉的直径d=1.6cm，许用切应力为[]=140MPa，许用挤压应力为[bs]=320MPa，试校核铆接头的强度。〔假定每个铆钉受力相等。〕解：〔1〕取下面钢板为研究对象，受力