《材料力学》期末考试试卷A、B卷及答案.doc

* 学院期末考试试卷考试科目 材料力学 考试卷类型 A试成 考试形式 闭卷绩考试对象 土木本科一、填空题（总分 20 分，每题 2 分）1、杆件在外力作用下，其内部各部分间产生的 ，称为内力。2、杆件在轴向拉压时强度条件的表达式是 。3、低碳钢拉伸时，其应力与应变曲线的四个特征阶段为 阶段， 阶段，阶段， 阶段。4、线应变指的是 的改变，而切应变指的是 的改变。5. 梁截面上弯矩正负号规定，当截面上的弯矩使其所在的微段梁凹向下时为 。6. 梁必须满足强度和刚度条件。在建筑中，起控制做用的一般是 条件。7、第一和第二强度理论适用于 材料，第三和第四强度理论适用于 材料。8、求解组合变形的基本方法是 。9、力作用于杆端方式的不同，只会使与杆端距离在较小的范围内受到影响，该原理被称为。10、欧拉公式是用来计算拉（压）杆的 ，它只适用于 杆。二、 单项选择 (总分 20分，每题 2 分)1、用截面法可求出图示轴向拉压杆 a-a截面的内力N P P ，下面说法正确的是（ ）1 2A. N 其实是应力 B. N 是拉力C. N 是压力 D. N 的作用线与杆件轴线重合2、构件的强度是指 ( )A. 在外力作用下构件抵抗变形的能力 B. 在外力作用下构件保持原有平衡态的能力C. 在外力作用下构件抵抗破坏的能力 D. 在外力作用下构件保持原有平稳态的能力3、现有钢、铸铁两种杆材，其直径相同。从承载能力与经济效益两个方面考虑，图示结构中两种合理选择方案是 ( )A. 1 杆为钢，2 杆为铸铁 B. 1 杆为铸铁， 2 杆为钢C. 2 杆均为钢 D. 2 杆均为铸铁1BA2FC4、从拉压杆轴向伸长（缩短）量的计算公式（ ）。Nll 可以看出， E 和 A 值越大， l 越小，故EAA. E 为杆的抗拉（压）刚度。 B. 乘积 EA 表示材料抵抗拉伸（压缩）变形的能力。C. 乘积 EA 为杆的抗拉（压）刚度 D. 以上说法都不正确。5、空心圆轴的外径为 D，内径为 d， =d /D。其抗扭截面系数为（ ）。3 3D D2A WP (1 ) B WP (1 ) 16 163 3D D3 4C WP (1 ) D WP (1 ) 16 166、在没有荷载作用的一段梁上， （ ）A. 剪力图为一水平直线 B.剪力图为一斜直线C没有内力 D.内力不确定7、在平行移轴公式2I I a A中，其中 Z 轴和轴 Z1轴互相平行，则（ ）。Z 1 ZA. Z 轴通过形心 B. Z1 轴通过形心C . 都不一定要通过形心 D. a 是 Z 轴与 Z1 轴之间的距离。所以 a08、梁弯曲时，梁的中性层（ ）。A. 不会弯曲 B. 不弯曲但长度会改变C.会弯曲但长度不会改变 D.弯曲的同时长度也改变9、铸铁水管冬天结冰时会因冰膨胀而被胀裂，而管内的冰却不会破坏。这是因为（ ）。A.冰的强度较铸铁高； B. 冰处于三向受压应力状态；C.冰的温度较铸铁高； D. 冰的应力等于零。10、设 和 分别是压杆的稳定系数和柔度系数， （ ）。A对同一种材料制成的压杆， 值较大则 值就越小；B 值越大， 值就越小，这与压杆所用材料无关；C当 1 时，压杆肯定是稳定的，不必对其进行稳定计算；D 值与压杆杆端的约束情况无关。三、 简答题（总分 24 分，每题 6 分）1、拉（压）杆通过铆钉连接在一起时，连接处的强度计算包括哪些计算？2、在梁横截面的中性轴上，其正应力和切应力的值如何？3、梁的变形用什么来度量的？这些量的几何意义各是什么？4、工程中提高压杆稳定性的措施主要从哪几个方面入手？四、画出下列梁的剪力图和弯矩图。 （10 分）五、计算（总分 26 分）7. 试用解析法求图中平面应力状态的主应力，图中应力单位为 MPa。（7 分）8. 一钢制的空心圆管，外径和内径分别为 12mm 和 10mm，杆长 380mm，钢材的弹性模量E=210GPa 。试用欧拉公式求钢管的临界力。已知在实际使用时，其承受的最大工作压力Fmin=2250N，规定的稳定安全系数为 nst=3.0，试校核钢管的稳定性 （两端作铰支考虑）。（7 分）9. 工字钢制成的简支梁如图所示，已知 l=6m，P=60KN ，q=8KN/m ，材料的容许应力 160MPa , 90MPa 。试选择工字钢的型号。 （12分）工字钢腹板宽度 bWzIz*Sz(cm)型号(mm)3(cm )28a 8.5 508 24.632a 9.5 692 27.5* 学院期末考试试卷考试科目 材料力学 考试卷类型 B试成 考试形式 闭卷绩 考试对象 土木本科一、 填空题（总分 20 分，每题 2 分）1、求杆件任一截面上的内力时，通常采用 法。2、工程中常以伸长率将材料分为两大类：伸长率大于 5%的材料称为 材料。3、梁截面上剪力正负号规定， 当截面上的剪力使其所在的分离体有 时针方向转动趋势时为负。4、虎克定律可以写成 l FN l/ EA，其中 E 称为材料的 ，EA 称为材料的 。5、材料力学在研究变形固体时作了连续性假设、 假设、 假设。6、在常温、静载情况下，材料的强度失效主要有两种形式：一种是 ，一种是 。7、在设计中通常由梁的 条件选择截面，然后再进行 校核。8、外力的作用平面不与梁的形心主惯性平面重合或平行，梁弯曲后的扰曲轴不在外力作用平面内，通常把这种弯曲称为 。9、在工程实际中常见的组合变形形式有斜弯曲、 ， 。10、当材料一定时，压杆的柔度 越大，则其稳定系数 值越 。二、 单项选择 (总分 20分，每题 2 分)1、构件的刚度是指 ( )A. 在外力作用下构件抵抗变形的能力 B. 在外力作用下构件保持原有平衡态的能力C. 在外力作用下构件抵抗破坏的能力 D. 在外力作用下构件保持原有平稳态的能力2、轴向拉伸细长杆件如图所示，则正确的说法应是 ( )A 1-1、2-2 面上应力皆均匀分布B 1-1 面上应力非均匀分布， 2-2 面上应力均匀分布C 1-1 面上应力均匀分布， 2-2 面上应力非均匀分布D 1-1、2-2 面上应力皆非均匀分布 21P P1 23、如图所示受力杆件的轴力图，其中正确的是（ ）。P2P2PP P( A) ( B) 2P 2P(C) ( D)P 2P P4、单位长度扭转角 与（ ）无关。A 杆的长度； B 扭矩C 材料性质； D 截面几何性质。5、当梁的某段上作用均布荷载时。该段梁上的（ ）。A. 剪力图为水平直线 B 弯矩图为斜直线。C. 剪力图为斜直线 D 弯矩图为水平直线6、应用叠加原理求梁横截面的挠度、转角时，需要满足的条件是（ ）。A 梁必须是等截面的 B 梁必须是静定的C 变形必须是小变形； D 梁的弯曲必须是平面弯曲10. 若某轴通过截面的形心，则（ ）A该轴一定为主轴， B. 该轴一定是形心轴C在所有轴中，截面对该轴的惯性矩最小。 D. 截面对该轴的静矩等于零。8、关于中性轴，下列说法正确的是（ ）。A. 中性轴是梁的轴线 B. 中性轴的位置依截面上正应力的分布而定C. 梁弯曲时，中性轴也随之弯曲 D. 中性轴是中性层与横截面的交线。9、影响梁弯曲程度越大的原因是（ ）。A. 抗弯刚度越大 B.抗弯刚度越小，而截面上的弯矩越大C. 抗弯刚度越大，而截面上的弯矩越小 D. 截面上的弯矩越小10、某点的应力状态如图所示 , 当x, y, z 不变, x 增大时, 关于x 值的说法正确的是（ ）A. 不变 B. 增大C. 减小 D. 无法判定三、 简答题（总分 24 分，每题 6 分）1、梁的受力图如图所示，画剪力图时应分几段？画弯矩图时应分几段？2、一般条件下，梁的强度条件是由什么强度来控制的？3、用叠加法求梁的位移，应具备什么条件？4、什么是强度理论？怎样分类的？常用的强度理论有那些？四、画出下列梁的剪力图和弯矩图。 （10 分）五、计算（总分 24 分）1、试用解析法求图中平面应力状态的主应力，图中应力单位为 MPa 。（7 分）2、图示结构中， AB 及 AC 均为圆截面细长杆，材料弹性模量 E=200GPa，截面惯性矩6 4I 2.01 10 m ，试求此结构的临界荷载 Fcr 。（7 分）3、图示外伸梁中，已知 l =3m，b=80mm，h=120mm，q=2KN ，材料的容许应力 10MPa ， 1.2MPa ，试校核梁的强度。 （12 分）A卷参考答案一、 填空题（总分 20 分，每题 2 分）1、相互作用力 2、maxFNAmax 3、弹性、屈服、强化、颈缩 4、长度 角度5、负 6、强度7、脆性、塑性 8、叠加法9、圣维南原理 10、临界力、细长二、选择题 (总分 20 分，每题 2 分)1、D 2、C 3、A 4、C 5、D 6、A 7、A 8、C 9、B 10、A三、简答题（总分 24 分，每题 6 分）1、答：拉（压）杆通过铆钉连接在一起时，连接处的强度计算包括：（1）拉杆本身的受拉或者受压强度计算；（2）铆钉所受剪切力引起的剪切强度计算；（3）杆件与铆钉之间的挤压强度计算。2、答：一般来说，在梁横截面的中性轴上，正应力为零，而切应力达到最大值。3、答：描述梁的变形有两个相互关联的量： （1）梁横截面形心在垂直于梁轴线方向上的线位移称为挠度；（2）横截面绕中性轴发生转动的角位移称为转角。4、答：由计算临界力的欧拉公式可知， 提高压杆稳定性的措施主要从压杆的截面形状和尺寸、压杆的长度、杆端约束以及材料的力学性能方面入手。四、画出下列梁的剪力图和弯矩图。 （10 分）4kN 2kNFS6kN4kN mM8kN m五、计算（总分 26 分）11. （7 分）解：2max x y x y 2x2 2 min9010MPa所以，1 max 90MPa ， 2 0， 3 min 10MPa 。12. （7 分）解： 钢管横截面的惯性矩4 4 8 4I (D d ) 0.0527 10 m64应用欧拉公式2 2 9 8EI 210 10 0.0527 10F 7564 Ncr 2 2l0.38临界压力与实际工作压力之比，即为压杆工作时的安全系数，故F 7564crn 3.36 nstF 2250min所以，钢管是满足稳定性要求的。13. （12 分）解：（1）首先求得两支座反力值为1 qlN (2P ql ) P 84KN 。2 2ql最大剪力发生在两个支座处，其值为： F ,max P 84 KN ；S2最大弯矩发生在跨中，其值为：22q( l )ql l l l Pl 13M (P ) q qlmax2 6 6 12 8 6 82（或者： 2 2ql l l ql Pl qlM (P ) P ）2 2 3 8 6 8（2）由最大弯矩确定最大正应力，从而选择截面：maxPl 12qlM6 8 maxW Wz z，所以Wz3Pl 5 60 10 6 12 3 2ql 8 10 66 36 6 86 160 103 30.6 m 600cm查表得： No.32a 号工字梁3W 692cm ，满足要求，其它参数为：zIz* 27.5 , 9.5cm b mm。Sz（3）校核最大剪应力：最大剪应力为：max*F SS,max zI bzql*(P )Sz2I bz38 10 6360 1022 314. 10 9.5 1060.39 10 Pa 32.15MPa 90 MPa ，故剪应力也满足要求。最后，选择 No.32a号工字梁。B卷参考答案一、填空题（总分 20 分，每题 2 分）1、截面 2、塑性3、逆 4、弹性模量、抗拉（压）刚度5、均匀性、各向同性 6、塑性屈服、脆性断裂7、强度、刚度 8、斜弯曲9、拉伸（或压缩）与弯曲的组合、扭转与弯曲的组合 10、小二、选择题（总分 20 分，每题 2 分）1、A 2、B 3、C 4、A 5、C 6、C 7、D 8、D 9、B 10、A三、简答题（总分 24 分，每题 6 分）1、答：（1）画剪力图时应分为三段： AB、BD、DE；（2）画弯矩图时应分为四段： AB、BC、CD、DE。2、答：一般条件下，梁的强度条件是由弯矩引起的正应力强度条件所控制的，同时还要验证由横向荷载引起的切应力强度条件。3、答：应用叠加法计算梁的位移应具备以下基本条件： （1）所发生的变形为小变形； （2）材料服从胡克定律。在此条件下，梁的转角或者位移与荷载之间是线性关系。4、答：强度理论是关于材料发生强度失效力学因素的假说。在常温、静载情况下，一般是按材料的强度失效形式进行分类的。 常用的强度理论有适用于脆性断裂的强度理论： 最大拉应力理论（第一强度理论）和最大拉应变理论（第二强度理论） ，以及适用于塑性屈服的强度理论：最大切应力理论（第三强度理论）和畸变能理论（第四强度理论） 。四、画出下列梁的剪力图和弯矩图。 （10 分）ql /8ql / 22ql32ql2 /8M五、计算（总分 26 分）15. （7 分）解：2max x y x y 2x2 2 min11010MPa所以，1 max 110MPa ， 2 min 10MPa ， 3 0 。16. （7 分）解：分别计算各杆可承担的临界荷载，取其中小值。1） 计算在 F 力作用下各杆的轴力由 A 点的静力平衡方程得F oF 1 F cos 60 , F 2F 1;N N23F 2 oF F sin 60 , F F 1.15FN 2 N 2 N 22 32） 用欧拉公式计算各杆的临界力，确定结构的临界荷载2 2 9 6EI 200 10 2.01 10F 330.7 KNN 1 2 2ol1 4 cos30 1F 1 2F 1 661.4KNcr N2 2 9 6EI 200 10 2.01 10F 990 KNN 2 2 2ol1 4 cos30 2F 2 1.15F 2 1139KNcr N取该结构的临界荷载中的较小者，即 F 661.4KN 。cr3、（12 分）解：（1） 求支座反力3F F q l 4.5 KNB C4（2） 正应力强度条件校核27M KN m ，max16M Mmax maxmax 2 8.8 MPa W bhz6（3）切应力强度条件校核F ,max 3KN ，S*F SS,max Zmax 0.47MPaI bZ，或者：max3FS,max2A17. MPa综上分析，梁的强度条件满足。