材料力学练习

发布 2021-12-18 04:07:28 阅读 9559

第1章。

1-1 什么是构件的强度、刚度和稳定性?

1-2 材料力学对变形固体有哪些假设?

第2章。2-1 试作图示各杆的轴力图,并确定最大轴力| fn |max 。

2-2 试求图示桁架各指定杆件的轴力。

2-3 试作图示各杆的扭矩图,并确定最大扭矩| t|max 。

2-4 图示一传动轴,转速n=200 r/min ,轮c为主动轮,输入功率p=60 kw ,轮a、b、d均为从动轮,输出功率为20 kw,15 kw,25 kw。

(1)试绘该轴的扭矩图。

(2)若将轮c与轮d对调,试分析对轴的受力是否有利。

2-5 试列出图示各梁的剪力方程和弯矩方程。作剪力图和弯矩图,并确定| fs |max及| m |max值。

2-6 试用简易法作图示各梁的剪力图和弯矩图,并确定| fs |max及| m|max值,并用微分关系对图形进行校核。

2-7 图示起重机横梁ab承受的最大吊重fp=12kn,试绘出横梁ab的内力图。

2-8 图示处于水平位置的操纵手柄,在自由端c处受到一铅垂向下的集中力fp作用。试画出ab段的内力图。

第3章。3-1图示圆截面阶梯杆,承受轴向荷载f1=50kn与f2的作用,ab与bc段的直径分别为d1=20mm与d2=30mm,如欲使ab与bc段横截面上的正应力相同,试求荷载f2之值。

3-2变截面直杆如图所示。已知a1=8cm2,a2=4cm2,e=200gpa 。求杆的总伸长量。

3-3 在图示结构中,ab为刚性杆,cd为钢斜拉杆。已知fp1=5kn ,fp2=10kn ,l=1m ,杆cd的截面积a=100mm2 ,钢的弹性模量e=200gpa 。试求杆cd的轴向变形和刚性杆ab在端点b的铅垂位移。

3-4 一木柱受力如图所示。柱的横截面为边长200mm的正方形,材料可认为符合胡克定律,其弹性模量e=10gpa。如不计柱的自重,试求:

1)作轴力图;

(2)各段柱横截面上的应力;

(3)各段柱的纵向线应变;

(4)柱的总变形。

3-5 图示的杆系结构中杆为木制,杆为钢制。已知各杆的横截面面积和许用应力如下:杆为a1=a2=4000 mm2 ,[s ]w =20 mpa ,杆为a1=a2=4000 mm2 ,[s ]s =120 mpa 。

试求许可荷载[fp]值。

3-6 图示桁架,ab为圆截面钢杆,ac为正方形截面木杆,在节点a处受铅直方向的载荷f作用,试由强度条件确定钢杆的直径d和木杆截面的边宽b。已知:f=50 kn,钢的许用应力[σ]钢=160mpa,木材的许用应力[σ]木=10mpa。

3-7 图示两端固定的等截面直杆,其横截面面积为a,该杆受轴力fp作用。试求杆内的最大拉应力和最大压应力。

3-8 图示结构中bd为刚性梁,杆用同一材料制成,横截面面积均为a=300mm2,许用应力[s ]=160mpa,荷载fp=50kn,试校核杆的强度。

第4章。4-1 三种材料的应力-应变图,试问哪一种材料(1)强度最高?(2)刚度最大?(3)塑性最好?(4)弹性模量最大?

4-2 如图所示结构是否合理?为什么?

4-3 将等截面a杆(图(a))局部加粗成b杆(图(b)),问强度和刚度有没有提高?

4-4 图示硬铝板式试件,a=2mm,b=20mm,l=70mm,在轴向拉力fp=6kn作用下,测得试验段伸长dl=0.15mm,板宽缩短db=0.014mm,试计算硬铝的弹性模量e和泊松比n。

4-5 一直径d=10mm的试样,标距l0=50mm,拉伸断裂后,两标点间的长度l1=63.2mm,颈缩处的直径d1=5.9mm,试确定材料的延伸率d和断面收缩率y,并判断属脆性材料还是塑性材料。

4-6图示直杆材料为低碳钢,弹性模量e=200gpa,杆的横截面面积为 a=5cm2,杆长 l=1m。加拉力f=150kn后,测得 dl= 4mm,求卸载后杆的残余应变。

4-7 一压缩试样的应力-应变曲线如图示。试回答下面问题:

(1)这是塑性材料还是脆性材料?

(2)断面的位置;

(3)引起断面破坏的原因。

第5章。5-1 一外径为d,内径为d的空心圆轴,它的极惯性矩和扭转截面系数是否可以按下式计算?

5-2 实心圆轴的直径d=100mm,长l=1m,两端受扭转外力偶矩作用,设材料的切变模量g=80gpa,试求:

(1)最大切应力?及两端截面间的扭转角;

(2)图示截面上a,b,c三点处切应力的数值及方向;

(3)c点处的切应变。

5-3阶梯圆轴受力如图所示,已知d=2d,切变模量为g,试:

(1)作轴的扭矩图;

(2)求轴的最大切应力;

(3)求a、c两截面间的相对扭转角。

5-4变截面圆轴受力如图所示。已知,和材料的切变模量g。

试:(1)作扭矩图;(2)求轴的相对扭转角。

5-4变截面圆轴受力如图所示。已知扭转外力偶矩me1=1765n×m,me2=1171n×m,材料的切变模量g=80.4gpa,试:

(1)确定轴内最大切应力,并指出其作用位置;

(2)确定轴内最大相对扭转角j max。

第6章。6-1试从图示各构件中点a处取出单元体,并计算和表明单元体各面上的应力。

6-2试用解析法和应力圆法求图示各单元体中的主应力及主单元体方位和最大切应力的大小及其作用面的方位。图中应力单位为mpa。

6-3 d=120mm,d=80mm的空心圆轴,两端承受一对扭转力偶矩me,如图所示。在轴的中部表面点a处,测得与其母线成45°方向的线应变为。已知材料的弹性常数e=200gpa,n=0.

3,试求扭转力偶矩me。

6-4杆件受力如图所示。若轴材料的许用应力[σ]120mpa,试用第三强度理论校核该轴的强度。

6-5图示一两端封闭的薄壁圆筒,受内压力p及轴向压力fp作用。已知fp=100kn,p=5mpa,筒的平均直径d=100mm。试按下列两种情况求筒壁厚度d值:

(1)材料为铸铁,[s]=40mpa,n=0.25,按第二强度理论计算;

(2)材料为钢材,[s]=120mpa,按第四强度理论计算。

第7章。7-1 一矩形截面尺寸如图所示,其对截面底边z1轴的惯性矩iz1=

7-2 图示平面图形对z, z1, z2 三根相互平行轴的惯性矩中,以对轴的惯性矩为最大;以对轴的惯性矩为最小。

7-3 试求图示截面的阴影线面积对z轴的静矩。

7-4 试求图示截面对其形心轴z的惯性矩。

7-5 图示的组合截面由两根no.20a的普通热轧槽形钢所组成,今欲使iz=iy,试求b=?

第8章。8-1 如图所示的两铸铁梁,材料相同,承受相同的荷载f。试问当f增大时,哪一根梁先破坏?

8-2 等直矩形截面梁发生平面弯曲时 ,其横截面上弯曲正应力按规律分布,最大正应力发生在横截面的 ;弯曲切应力按规律分布,最大切应力发生在横截面的 。

8-3 求图示截面对轴z的弯曲截面系数wz。

8-4 求图示截面对轴z的弯曲截面系数wz。

8-5 受均布荷载的简支梁如图所示,试计算:(1)1-1截面aa线上两点的正应力;(2)此截面上的最大正应力。

8-6 简支梁承受均布荷载q=2kn/m,梁跨长l=2m,如图示。若分别采用截面面积相等的实心和空心圆截面,实心圆截面的直径d1=40mm,空心圆截面的内、外径比a=d2/d2=3/5,试分别计算它们的最大弯曲正应力及两者之比值。

8-7 矩形截面悬臂梁如图所示,已知,,,许用应力,试确定此梁横截面的尺寸。

8-8铸铁梁的荷载及截面尺寸如图所示。已知许用拉应力,许用压应力。试按正应力强度条件校核梁的强度。若荷载不变,但将截面倒置,问是否合理?何故?

8-9 (1)作图示梁的剪力图和弯矩图;(2)如果梁为矩形截面,h=2b,材料的许用应力为[σ]试按弯曲正应力强度选择h的大小。

8-10受有均布载荷q=5kn/m的钢梁ab如图所示,h=2b=10cm,圆截面拉杆bc横截面直径d=10mm,梁和杆的材料相同,e=200gpa,[σ140mpa。

(1)求ab梁b截面的挠度;(2)校核杆bc和梁ab的正应力强度。

8-11一正方形截面悬臂木梁的尺寸及所受荷载如图所示。已知木料的许用应力[σ]10mpa。现需在梁的截面c上中性轴处钻一直径为d的圆孔,试问在保证梁强度的条件下,圆孔的最大直径d(不考虑圆孔处应力集中的影响)可达多大?

第9章。9-1 写出图示各梁的边界条件。在图(a)中bc杆的拉压刚度为ea;在图(b)中支座b的弹簧刚度为k(n/m)。

9-2 试用叠加法求图示梁a截面的挠度和b截面的转角。ei为已知常数。

9-3 图示梁,右端c由拉杆吊起。已知梁的截面为200mmx200mm的正方形,材料的弹性模量e1=10gpa;拉杆的截面积为a=2500mm2,其弹性模量e2=200gpa。试用叠加法求梁跨中截面d的垂直位移。

9-4 图示承受均布荷载的简支梁由两根竖向放置的普通槽钢组成。已知 l=4m,q=10kn/m,材料的[σ]100mpa,许用挠度[w]=l/1000,e=200gpa。试确定槽钢型号。

9-5 试求图示梁的约束力,并画出剪力图和弯矩图。已知梁的弯曲刚度ei为常数。

9-6 一长为l的悬臂梁ab,a端固定,b端自由,在其中点处经一滚柱由下面的另一悬臂梁cd实行弹性加固。已知梁ab的弯曲刚度为ei,梁cd的弯曲刚度为2ei,今在b点处作用一垂直于ab梁的集中力f。试求两梁经过滚柱所传递的压力。

9-7 受有均布荷载q的钢梁ab,a端固定,b端用钢拉杆bc系住。已知钢梁ab的弯曲刚度el和拉杆bc的拉伸刚度ea及尺寸h、l,求拉杆的内力。

9-8荷载f作用在梁ab及cd的连接处,试求每根梁在连接处所受的力并画出两根梁的弯矩图。已知其跨长比和刚度比分别为和。

附表:9-9超静定梁的弯曲刚度为ei,荷载和尺寸如图示。试画出梁的剪力图和弯矩图。

附表:第10章。

10-1 圆截面轴的危险截面上,有弯矩my、mz,扭矩t和轴力fnx作用时,若弯曲截面系数为w,横截面面积为a,请判断以下的哪一种是最大切应力强度理论的设计准则:

(a);(b);

(c);(d)。

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材料力学练习卷

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