材料力学习题册1-14概念答案

材料力学习题册1-14概念答案第一章绪论一、是非判断题1.1材料力学的研究方法与理论力学的研究方法完全相同。(×)1.2内力只作用在杆件截面的形心处。(×)1.3杆件某截面上的内力是该截面上应力的代数和。(×)合变1.4确定截面内力的截面法，适用于不论等截面或变截面、直杆或曲杆、基本变形或组形、横截面或任意截面的普遍情况。(∨)1.5根据各向同性假设，可认为材料的弹性常数在各方向都相同。(∨)1.6根据均匀性假设，可认为构件的弹性常数在各点处都相同。(∨)1.7同一截面上正应力ζ与切应力η必相互垂直。(∨)1.8同一截面上各点的正应力ζ必定大小相等，方向相同。(×)1.9同一截面上各点的切应力η必相互平行。(×)1.10应变分为正应变ε和切应变γ。(∨)1.11应变为无量纲量。(∨)1.12若物体各部分均无变形，则物体内各点的应变均为零。(∨)。(×)1.13若物体内各点的应变均为零，则物体无位移1.14平衡状态弹性体的任意部分的内力都与外力保持平衡。(∨)1.15题1.15图所示结构中，AD杆发生的变形为弯曲与压缩的组合变形。(∨)1.16题1.16图所示结构中，AB杆将发生弯曲与压缩的组合变形。(×)FFABACBCDD题1.16图题1.15图二、填空题杆件变形1.1材料力学主要研究受力后发生的，以及由此产生应力，应变的。线外力的合力作用线通过杆轴1.2拉伸或压缩的受力特征是，变形特征是。1沿杆轴线伸长或缩短受一对等值，反向，作用线距离很近的力的作用1.3剪切的受力特征是，变形特征沿剪切面发生相对错动是。外力偶作用面垂直杆轴线1.4扭转的受力特征是，变形特征任意二横截面发生绕杆轴线的相对转动是。外力作用线垂直杆轴线，外力偶作用面通过杆轴线1.5弯曲的受力特征是，变形特梁轴线由直线变为曲线征是。1.6组合受力与变形是指包含两种或两种以上基本变形的组合。强度刚度稳定性1.7构件的承载能力包括，和三个方面。强度刚度1.8所谓，是指材料或构件抵抗破坏的能力。所谓，是指构件抵抗变形的能力。所谓稳定性，是指材料或构件保持其原有平衡形式的能力。连续性均匀性各向同性1.9根据固体材料的性能作如下三个基本假设，，。1.10认为固体在其整个几何空间内无间隙地充满了组成该物体的物质，这样的假设称连续性假设应力应变变形等为。根据这一假设构件的、和就可以用坐标的连续函数来表示。F13拉伸1.11填题1.11图所示结构中，杆1发生变形，杆2发生压缩变形，杆3发生弯曲变形。21.12下图(a)、(b)、(c)分别为构件内某点处取出的单元体，变形填题1.11图2α后情况如虚线所示，则单元体(a)的切应变γ＝；单元体α-β0(b)的切应变γ＝；单元体(c)的切应变γ＝。αβααααα＞β(a)(b)(c)三、选择题1.1选题1.1图所示直杆初始位置为ABC，P2ABCB’C’ED作用力P后移至AB’C’，但右半段BCDE的形状不发生变化。试分析哪一种答案正确。1、AB、BC两段都产生位移。2、AB、BC两段都产生变形。正确答案是1。选题1.1图1.2选题1.2图所示等截面直杆在两端作用有力偶，数值为M，力偶作用面与杆的对称面一致。关于杆中点处截面A—A在杆变形后的位置（对于左端，由A’—A’表示；对于右端，由A”—A”表示），有四种答案，试判断哪一种答案是正确的。正确答案是C。选题1.2图1.3等截面直杆其支承和受力如图所示。关于其轴线在变形后的位置（图中虚线所示），有四种答案，根据弹性体的特点，试分析哪一种是合理的。正确答案是C。选题1.3图第二章拉伸、压缩与剪切3一、是非判断题。(×)向一致2.1因为轴力要按平衡条件求出，所以轴力的正负与坐标轴的指2.2轴向拉压杆的任意截面上都只有均匀分布的正应力。(×)立的。(×)2.3强度条件是针对杆的危险截面而建2.4.位移是变形的量度。(×)2.5甲、乙两杆几何尺寸相同，轴向拉力相同，材料不同，则它们的应力和变形均相同。(×)壁厚也2.6空心圆杆受轴向拉伸时，在弹性范围内，其外径与壁厚的变形关系是外径增大且同时增大。(×)2.7已知低碳钢的ζp＝200MPa，E=200GPa，现测得试件上的应变ε＝0.002，则其应力能用胡克定律计算为：ζ＝Eε=200×103×0.002=400MPa。(×)2.9图示三种情况下的轴力图是不相同的。(×)FFFFFF钢木钢2.10图示杆件受轴向力FN的作用，C、D、E为杆件AB的三个等分点。在杆件变形过程中，此三点的位移相等。(×)ACDEBF（×）。2.11对于塑性材料和脆性材料，在确定许用应力时，有相同的考虑2.12连接件产生的挤压应力与轴向压杆产生的压应力是不相同的。（∨）二、填空题拉力为正，压力为负2.1轴力的正负规定为。2.2受轴向拉伸或压缩的直杆，其最大正应力位于横截面，计算公式截面，计算公式max(FNA)max为，最大切应力位于45max2(FN2A)maxmax为。2.3拉压杆强度条件中的不等号的物理意义是最大工作应力σmax不超过许用应力[σ]，强度条件主要解决三个方面的问题是（1）强度校核；（2）截面设荷。计；（3）确定许可载2.4轴向拉压胡克定理的表示形式有2种，其应用条件是σmax≤σp。42.5由于安全系数是一个__大于1_____数，因此许用应力总是比极限应力要___小___。2.6两拉杆中，A1=A2=A；E1＝2E2；υ1＝2υ2；若ε1′＝ε2′（横向应变），则二杆轴力FN1_=__FN2。表现为弹性、屈服、强化、局部变形四2.7低碳钢在拉伸过程中依次个阶段，其特征点分别是σp，σe，σs，σb。2.8衡量材料的塑性性质的主要指标是延伸率δ、断面收缩率ψ。。度2.9延伸率δ＝（L1－L）/L×100％中L1指的是拉断后试件的标距长是塑性材料：δ≥5%，脆性材料：δ<5%。2.10塑性材料与脆性材料的判别标准2，销钉的最大挤压应力ζ2.11图示销钉连接中，2t2>t1，销钉的切应力η＝2F/πdbs=F/dt1。2.12螺栓受拉力F作用，尺寸如图。若螺栓材料的拉伸许用应力为[ζ]，许用切应力为[η]，按拉伸与剪切等强度设计，螺栓杆直径d与螺栓头高度h的比值应取d/h=4[τ]/[σ]。2.13木榫接头尺寸如图示，受轴向拉力F作用。接头的剪切面积A=hb，切应力η＝F/hb；挤压面积Abs=cb，挤压应力ζbs=F/cb。2.14两矩形截面木杆通过钢连接器连接(如图示)，在轴向力F作用下，木杆上下两侧的剪切Abs=2δb，挤压应力ζbs=F/2δb。面积A=2lb，切应力η＝F/2lb；挤压面积分2.15挤压应力与压杆中的压应力有何不同挤压应力作用在构件的外表面，一般不是均匀布；压杆中的压应力作用在杆的横截面上且均匀分布。2.16图示两钢板钢号相同，通过铆钉连接，钉与板的钢号不同。对铆接头的强度计算应5包括：铆钉的剪切、挤压计算；钢板的挤压和拉伸强度计算。钢板的拉伸强度计算若将钉的排列由（a）改为（b），上述计算中发生改变的是。对于（a）、（b）两种排列，铆接头能承受较大拉力的是（a）。（建议画板的轴力图分析）F3FFF4F2（（））4三、选择题2.1为提高某种钢制拉（压）杆件的刚度，有以下四种措施：(A)将杆件材料改为高强度合金钢；(B)将杆件的表面进行强化处理（如淬火等）；(C)增大杆件的横截面面积；(D)将杆件横截面改为合理的形状。正确答案是C2.2甲、乙两杆，几何尺寸相同，轴向拉力F相同，材料不同，它们的应力和变形有四种可能：（A）应力和变形△l都相同；(B)应力不同，变形△l相同；（C）应力相同，变形△l不同；(D)应力不同，变形△l不同。正确答案是C2.3长度和横截面面积均相同的两杆，一为钢杆，另一为铝杆，在相同的轴向拉力作用下，两杆的应力与变形有四种情况；（A）铝杆的应力和钢杆相同，变形大于钢杆；(B)铝杆的应力和钢杆相同，变形小于钢杆；（C）铝杆的应力和变形均大于钢杆；(D)铝杆的应力和变形均小于钢杆。∵Es>Ea正确答案是A2.4在弹性范围内尺寸相同的低碳钢和铸铁拉伸试件，在同样载荷作用下，低碳钢试件的弹性变形为1，铸铁的弹性变形为2，则1与2的关系是；（A）1>2；（B）1<2；（C）1=2；（D）不能确定。∵Ems>Eci见P33，表2.2正确答案是B62.5等直杆在轴向拉伸或压缩时，横截面上正应力均匀分布是根据何种条件得出的。（A）静力平衡条件；（B）连续条件；（C）小变形假设；（D平面假设及材料均匀连续性假设。正确答案是D第三章扭转一、是非判断题3.1单元体上同时存在正应力和切应力时，切应力互等定理不成立。（×）3.2空心圆轴的外径为D、内径为d，其极惯性矩和扭转截面系数分别为44D3d3DdIpt（×）,W323216163.3材料不同而截面和长度相同的二圆轴，在相同外力偶作用下，其扭矩图、切应力及相对7扭转角都是相同的。（×）3.4连接件承受剪切时产生的切应力与杆承受轴向拉伸时在斜截面上产生的切应力是相同的。（×）二、填空题3.1图示微元体，已知右侧截面上存在与z方向成θ角的切应力τ，试根据切应力互等定理画出另外五个面上的切应力。z3.2试绘出圆轴横截面和纵截面上的扭转切应力分布图。MeTτoyxmaxmax填题3.2填题3.13.3保持扭矩不变，长度不变，圆轴的直径增大一倍，则最大切应力ηmax是原来的1/8倍，单位长度扭转角是原来的1/16倍。3.4两根不同材料制成的圆轴直径和长度均相同，所受扭矩也相同，两者的最大切应力_________相等__，单位长度扭转_不同__________。3.5公式T的适用范围是等直圆轴；τmax≤τp。IP3.6对于实心轴和空心轴，如果二者的材料、长度及横截面的面积相同，则它们的抗扭能力空心轴大于实心轴；抗拉（压）能力相同。3.7当轴传递的功率一定时，轴的转速愈小，则轴受到的外力偶距愈__大__，当外力偶距一定时，传递的功率愈大，则轴的转速愈大。3.8两根圆轴，一根为实心轴，直径为D1，另一根为空心轴，内径为d2，外径为D2，d，若两轴承受的扭矩和最大切应力均相同，则20.8D23-4.1084D＝。1D23.9等截面圆轴上装有四个皮带轮，合理安排应为D、C轮位置对调。ABCDkN·m）（单位：0.20.20.61.083.10图中T为横截面上的扭矩，试画出图示各截面上的切应力分布图。TTT3.11由低碳钢、木材和灰铸铁三种材料制成的扭转圆轴试件，受扭后破坏现象呈现为：图（b），扭角不大即沿45o螺旋面断裂；图（c），发生非常大的扭角后沿横截面断开；图（d），表面出现纵向裂纹。据此判断试件的材料为，图（b）：灰铸铁；图（c）：低碳钢，图（d）：木材。若将一支粉笔扭断，其断口形式应同图（b）.三、选择题3.1图示圆轴，已知GIp，当m为何值时，自由端的扭转角为零。（B）A.30N·m；30N·mmB.20N·m；C.15N·m；D.10N·m。AB2aaC3.2三根圆轴受扭，已知材料、直径、扭矩均相同，而长度分别为L；2L；4L，则单位扭转角θ必为D。A.第一根最大；B.第三根最大；C.第二根为第一和第三之和的一半；D.相同。3.3实心圆轴和空心圆轴，它们的横截面面积均相同，受相同扭转作用，则其最大切应力是C。（Wt空（W）t）F1实9F2F2A.空实max；B.max空＝实max；C.max空实max；D.无法比较。max3.4一个内外径之比为α=d/D的空心圆轴，扭转时横截面上的最大切应力为η，则内圆周处的切应力为B。3）η；D.（1－α4）η；A.η；B.α；ηC.（1－α3.5满足平衡条件，但切应力超过比例极限时，下列说法正确的是D。ABCD切应力互等定理：成立不成立不成立成立剪切虎克定律：成立不成立成立不成立3.6在圆轴扭转横截面的应力分析中，材料力学研究横截面变形几何关系时作出的假设是C。A．材料均匀性假设；B．应力与应变成线性关系假设；C．平面假设。3.7图示受扭圆轴，若直径d不变；长度l不变，所受外力偶矩M不变，仅将材料由钢变为铝，则轴的最大切应力（E），轴的强度（B），轴的扭转角（C），轴的刚度（B）。A．提高B．降低C．增大D．减小E．不变SAGGSA第四章弯曲内力一、是非判断题4.1杆件整体平衡时局部不一定平衡。（×）4.2不论梁上作用的载荷如何，其上的内力都按同一规律变化。（×）4.3任意横截面上的剪力在数值上等于其右侧梁段上所有荷载的代数和，向上的荷载在该截面产生正剪力，向下的荷载在该截面产生负剪力。（×）4.4若梁在某一段内无载荷作用，则该段内的弯矩图必定是一直线段。（∨）4.5简支梁及其载荷如图所示，假想沿截面m－m将梁截分为二，若取梁的左段为研究对象，则该截面上的剪力和弯矩与q、M无关；若取梁的右段为研究对象，则该截面上的剪力和弯矩与F无关。（×）10二、填空题4.1外伸梁ABC承受一可移动的载荷如图所示。设F、l均为已知，为减小梁的最大弯矩值则外伸段的合理长度a=l/5。∵Fa=F(l-a)/44.2图示三个简支梁