2021大学专业必修课材料力学考试试卷及答案

大学专业必修课材料力学考试试卷

20215.二向应力状态如图所示，其最大主应力力=（）

考试时间：年月日时分一时分试卷类型：B

六复核

题号一二三四五七八九十成绩

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忠二、填空题（共5题，每空2分，共20分）

说明：本试卷分三部分，共三大题，共100分；答题要求：闭卷

1.在轴向拉压杆中，只有一种沿杆轴作用的内力，这种内力称为。

考生须知：

1.姓名、学号、学院、专业、年级、班级必须写在密封线内指定位置。

2.若构件在载荷作用下，能安全正常的工作，则构件就具备了同时满足

2.答案必须用蓝、黑色钢笔或圆珠笔写在试卷上，字迹要清晰，卷面要整洁，写在草稿纸上的一律无效。

和要求的承载能力。

得分阅卷人

3.轴向拉伸/压缩时，杆内的最大正应力为最大剪应力的倍。

一、选择题（共5题，每题4分，共20分）

4.剪应力互等定理表明在相互垂直的两个平面上，剪应力必定存在，并且数值；两者都垂

直于两个平面的交线，方向则这一交线。

1.下列结论中正确的是（）

A、材料力学主要研究各种材料的力学问题5.图示手摇绞车的轴受和组合变形。

B、材料力学主要研究各种材料的力学性质

C、材料力学主要研究杆件受力后变形与破坏的规律

叁

卦D、材料力学主要研究各种材料中力与材料的关系

2.根据圆轴扭转时的平面假设，可以认为圆轴扭转时横截面（）。

A形状尺寸不变，直径线仍为直线。B形状尺寸改变，直径线仍为直线。

C形状尺寸不变，直径线不保持宜线。D形状尺寸改变，直径线不保持宜线。

题图

3.在单元体的主平面上（）o2-5

A正应力一定最大；B正应力一定为零：

即

C切应力一定最小：D切应力•定为零。

4.以下关于四种常用强度理论，叙述正确的是（）«,

A最大切应力理论是用于解释材料断裂失效的B最大伸长线应变理论是用于解释材料断裂失效的

C最大拉应力理论是用于解释材料屈服失效的D崎变能密度理论是用于解释材料断裂失效的

共4页，第I页共4页，第2页

3.（12分）计算图示矩形截面简支梁的1-1截面上a点和b点的正应力和切应力。

得分阅卷人

三、计算题

1.（12分）图示AB轴的转速〃=120”min,从B轮输入功率P=44.13KW,功率的一半通过锥

形齿轮传给垂直轴II,另一半由水平轴I输出。已知5=600,D2=240nvn,&=100mm,

d2=80〃叽,“3=，[r]=?OMPa。试对各轴进行强度校核。

题3-3图

4.（12分）试用积分法求图示简支梁的挠曲线方程、端截面转角内和盘、跨度中点的挠度和最大

度。设E/为常量。

5.（12分）图示蒸汽机的活塞杆AB,所受的压力f=120KN,/=1.8〃7,横截面为圆形,

2.（12分）设已知图示简支梁的载荷“，M,和尺寸（1）试列出梁的剪力方程和弯矩方程；（2）

直径d=75〃〃〃。材料为Q255钢，E=2\0GPa,a=24OMPa,规定〃“=8,试校核活塞杆

作剪力图和弯矩图：⑶确定优Lax及MmaxP

稳定性。

题3-5图

共4页，第3页共4页，第4页

材料力学课程考试试题参考答案及评分标准

选择题

l.C2.A3.D4.B5.B

二.填空题

1.轴力

2.强度、刚度、稳定性

3.2

4.成对、相等、共同指向或共同背离

5.弯曲、扭转

三.计算题

1.（12分）图示AB轴的转速〃=120”min,从B轮输入功率P=44.13KW,功率的一半通过锥形齿

轮传给垂直轴II,另一半由水平轴I输出。已知。।=600/m?,D2=240nm,d{=100,汕",d2=80mm,

%=60〃僧，\r]=20Mpa。试对各轴进行强度校核。

题3-1图

解：AB轴所传递的扭矩为

加=9549x史」2

9549X±=N-m=35l2N-m（2分）

n120

AB轴横截面上最大切应力为

TAI）mm=如=.“Xi：pa=179MPa<卜[=2bMpa

ABmMW,乃xO.FL」

AB轴的最大工作切应力小于许用切应力，满足强度要求。（2分）

I轴横截面上最大切应力为

工=*/2=51756pa=iz5MPa<[rl=20MPa

Imax叱叱万x0.083lJ

I轴的最大工作切应力小于许用切应力，满足强度要求。（2分）

II轴的转速可根据齿轮传动比与直径的关系求得，即

3

nHP2_240_120

D^-600-300

n〃=300r/min（2分）

II轴所传递的扭矩为

与=9549*里=（9549x当1N•加=703Mm

nuI300）

II轴横截面上最大切应力为

7，,皿=—=J6.70.p（i_i6.6MPa<[rl=20MPa

2max叱7X0.063L」

n轴工作的最大切应力小于许用切应力，满足强度要求。（2分）

综上所述可知，各轴均满足强度要求。（2分）

2.（16分）设已知图示简支梁的载荷F,和尺寸a。（1）试列出梁的剪力方程和弯矩方程；（2）作剪

力图和弯矩图；（3）确定但J及。

IsImaxIImax

题3-2图

（1分）

（1）列剪力方程和弯矩方程

AC段月（x）=0（0<x<a）

M（-V）=0（0<X<47）

CB段《（x）=-尸[a<x<2a）

4

M^x）-F[2a-x）（a<x<2a）（4分）

（2）作剪力图、弯矩图，如图所示。

（5分）

（3）梁的最大剪力和弯矩为

FFM="（2分）

I|W|max=,I\I\max

3.（12分）计算图示矩形截面简支梁的1-1截面上a点和b点的正应力和切应力。

题3-3图

解：绘制梁的受力分析图

F=8KN

A

12001000

FRB

（1分）

应用平衡条件求出支座反力

=O,FKAX2200=FX1（X）0,/^=3.64KN（1分）

1-1截面上的内力

乙=%=3.64KN,M=%xlm=3.64KN-m（2分）

点的正应力和切应力

5

My,3.64X103X（75-40）X10-3

cr“=」=——1------------------Pa=6.04MPa

人—X75X10-3X0.153

12

（4分）

3-9

F.S：3.64X10X40X75X55X10N…，、…

TU==--------------------------------------------Pa=0.379M&

/力—x75xlO-3xO.153x75xlO-3

12

6点的正应力和切应力

M_3.64xlQ3

Pa=12.9MPa

2

叱-x75xl0^x0.15（4分）

6

q=0

4.（12分）试用积分法求图示简支梁的挠曲线方程、端截面转角eA和eB、跨度中点的挠度和最大挠

度。设七/为常量。

解：绘制AB梁的受力简图

-----------------艮

X

——一►!一

FRAFRB/

根据平衡条件，求出支座反力

FRA吟（1分）

弯曲方程、挠曲线微分方程及其积分为

M

Ehv”=『x（1分）

E/wJ-Mf,+c（i分）

21

EIw^^x^+Cx+D（1分）

6/

由边界条件确定积分常数:

6

由x=0,卬=0,得D=0

MI

由X=/,VP=0,得C=——J（i分）

6

挠曲线方程和转角方程为

端截面转角6八、〃和跨度中点挠度、最大挠度:

力L-o=%=_必

A6E[

力忆/=%=怨（3分）

3E1

矶.二叫=一而

挠度取极值的条件是空=0,即

dx