1. 一T 字型截面的悬臂梁的尺寸及其承载如图所示。为使梁内最大拉应力与最大压应力之比为1/2，试求：水平翼缘的宽度b 及梁横截面上的最大拉应力。
=10kN
A
提示：求正应力时的单位要统一，分子单位N ，分母单位mm
解：
1). 利用形心坐标公式求翼缘宽度b
由梁的应力公式可知，梁内最大拉应力与压应力之比即为梁上下翼缘到形心轴距离之比，故可得出：1280mm,160mm y y == 由梁截面形心坐标公式，得： ()(
)190
508025*********
05019050
C b y b ??-++??-=
=?+?
解得：224.5mm b =
2). 求梁截面对形心轴(中性轴)的惯性矩
由平行移轴公式计算梁截面(组合)对形心轴的惯性矩
()(
)
332
12
2
64
224.5505019050224.580251212190
190501602
10510mm z z z I I I ??=+=+??-+
+??-=?
3). 画出梁的弯矩图(左图)
由弯矩图可知，梁最大弯矩在固定端处，max 3N m 0k M =? 4). 求梁的最大拉应力
由梁正应力公式得：
33max 1,max
6
3010108022.86MPa 10510t z M y I σ???===?(在梁上缘)
2. 图示一由16号工字钢制成的简支梁承受集中荷载F 。在梁的截面C-C 处下边缘上，用标距20mm s =的应变仪量得纵向伸长0.008mm s =。已知梁的跨长 1.5m,1m l a ==，弹性模量210GPa E =。试求力F 的大小。
解：
1). 求截面C-C 处下边缘的纵向应变
由应变仪所得身长量，得纵向应变：40.00841020
c s s ε-===? 2). 求截面C-C 处下边缘的应力
由胡克定律，得：942101041084MPa c c E σε-==???= 3). 画梁弯矩图
截面C-C 处弯矩：()2
c F
M l a =
- 4). 求力F 的大小
查表获取弯曲截面系数3141cm z W =
由：C c z M W σ=，可得：66
284101411047.4kN 1.51
F -????==-
3. 一简支木梁受力如图所示，荷载5kN F =，距离0.7m a =，材料的许用弯曲正应力[]10MPa σ=，横截面为
3h b
=的矩形。试按正应力强度条件确定梁横截面的尺寸。
x
解：
1).求两支座约束反力
由结构和荷载的对称性，可知：5kN A B F F ==(均向上) 2).画出弯矩图
在CD 段内，有最大弯矩：max 3.5kN m M =? 3). 确定梁的截面尺寸
由已知条件3h b
=，根据梁的弯曲正应力强度条件，得：
[]36max max
233.51021010/63M bh b
σσ??==≤=? 可得：61.5mm b ≥ 此时：3184.6mm h b ==
4. 由两根28a 号槽钢组成的简支梁受三个集中力作用，如图所示。已知该材料为Q235钢，其许用弯曲正应力
[]170MPa σ=。试求该梁的许用荷载[]F 。
解：
1). 求约束反力，作出弯矩图
由结构和荷载的对称性，可知：3
2
A B F F F ==
(均向上) 由弯矩图可知，在梁的中点处，弯矩最大，max 4M F =
2).求许可载荷 根据弯曲正应力强度条件，得：
[]max 4c z z M F W W σσ=
=≤，即[]1
4
z F W σ≤ 查表获取型钢弯曲截面系数，单根28号槽钢3340.328cm z W = 代入，得许可载荷： []6611
22340.3281017010(N)
44
=28.9kN
z F W σ-≤??=?????
5. 已知铸铁简支梁的641645.810mm z I =?,120GPa E =，许用拉应力30MPa t σ=????，许用压应力90MPa c σ=????。试求：该简支梁的许用荷载[]F
解：
1). 根据平行移轴公式求截面对中性轴惯性矩
()26216
4
645.81010050220050125 255.210mm
z z I I A a =-?=?-?+???=?
2). 求梁内最大拉应力和压应力表达式
最大弯矩在梁的中点处，max (N m)2
F
M =? ()max tmax 6123
max cmax 612
0.1250.125
=244.9(Pa)
2255.21010300125100.175
=342.9(Pa)2255.21010z z
M F F I M F F I σσ---??==????-??=
=???
3). 根据弯曲正应力强度条件确定许用荷载
由许可拉应力强度条件max t t σσ≤????，得：
6t max =244.93010Pa t F σσ≤=?????，解得：122.5kN F ≤
由许可压应力强度条件max c c σσ≤????，得：
6max =342.99010Pa c c F σσ≤=?????，解得：262.5kN F ≤
因此，梁的许可荷载[]122.5kN F =
A B C D L a a 1L b 2 F 2 F 2 F 2 F h 实验四 矩形截面梁纯弯曲正应力的电测实验 一、实验名称 矩形截面梁纯弯曲正应力的电测实验 二、实验目的 1．学习使用电阻应变仪，初步掌握电测方法； 2．测定矩形截面梁纯弯曲时的正应力分布规律，并与理论公式计算结果进行比较，验证弯曲正应力计算公式的正确性。 三、实验设备 1．WSG －80型纯弯曲正应力试验台 2．静态电阻应变仪 四、主要技术指标 1．矩形截面梁试样 图1 试样受力情况 材料：20号钢，E=208×109Pa ； 跨度：L=600mm ，a=200mm ，L 1=200mm ； 横截面尺寸：高度h=28mm ，宽度b=10mm 。 2．载荷增量 载荷增量ΔF=200N （砝码四级加载，每个砝码重10N 采用1：20杠杆比放大），砝码托作为初载荷，F 0=26 N 。 3．精度 满足教学实验要求，误差一般在5%左右。 五、实验原理
如图1所示，CD 段为纯弯曲段，其弯矩为Fa 2 1 M = ，则m 6N .2M 0?=，m 20N M ?=?。根据弯曲理论，梁横截面上各点的正应力增量为： z I My ?= ?理 σ （1） 式中：y 为点到中性轴的距离；Iz 为横截面对中性轴z 的惯性矩，对于矩形截面 12 bh I 3 z = （2） 由于CD 段是纯弯曲的，纵向各纤维间不挤压，只产生伸长或缩短，所以各点均为单向应力状态。只要测出各点沿纵向的应变增量ε?，即可按胡克定律计算出实际的正应力增量实σ?。 ε σ?=?E 实 （3） 在CD 段任取一截面，沿不同高度贴五片应变片。1片、5片距中性轴z 的距离为h/2，2片、4片距中性轴z 的距离为h/4，3片就贴在中性轴的位置上。 测出各点的应变后，即可按（3）式计算出实际的正应力增量实σ?，并画出正应力实σ?沿截面高度的分布规律图，从而可与（1）式计算出的正应力理论值 理σ?进行比较。 六、实验步骤及注意事项 1．开电源，使应变仪预热。 2．在CD 段的大致中间截面处贴五片应变片与轴线平行，各片相距h/4，作为工作片；另在一块与试样相同的材料上贴一片补偿片，放到试样被测截面附近。应变片要采用窄而长的较好，贴片时可把试样取下，贴好片，焊好固定导线，再小心装上。 3．调动蝶形螺母，使杠杆尾端翘起一些。 4．把工作片和补偿片用导线接到预调平衡箱的相应接线柱上，将预调平衡箱与应变仪联接，接通电源，调平应变仪。 5．先挂砝码托，再分四次加砝码，记下每次应变仪测出的各点读数。注意加砝码时要缓慢放手。 6．取四次测量的平均增量值作为测量的平均应变，代入（3）式计算可得各点的
1. 图示悬臂梁，横截面为矩形，承受载荷F 1与F 2作用，且F 1=2 kN ，F 2=5 kN ，试计算梁 内的最大弯曲正应力，及该应力所在截面上K 点处的弯曲正应力。 解：(1) 画梁的弯矩图 (2) 最大弯矩（位于F 2作用点所在横截面）： M max =2kNm (3) 计算应力： 最大应力：MPa W M Z 9.4661080401029 23 max max =???==-σ K 点的应力：MPa I y M Z K 2.3512 1080401021233 max =???== -σ 1 z
5. 铸铁梁的载荷及截面尺寸如图所示。许用拉应力[σl ]=40 MPa ，许用压应力[σc ]=160 MPa 。 试按正应力强度条件校核梁的强度。若载荷不变，但将T 形截面倒置成为⊥形，是否 合理？何故？ 解：(1) 画梁的弯矩图 由弯矩图知：可能危险截面是B 和C 截面 (2) 计算截面几何性质 形心位置和形心惯性矩 mm A y A y i Ci i C 5.15730 20020030100 3020021520030=?+???+??=∑∑= 4 6232 310125.60200 30)1005.157(12 2003020030)5.157215(1230200m I zC -?=??-+?+??-+?=(3) 强度计算 B 截面的最大压应力 3max 6 20100.157552.4 []60.12510 B C C C zC M y MPa I σσ-??===?p B 截面的最大拉应力 3max 6 (0.23)2010(0.230.1575) 24.12 []60.12510B C t t zC M y MPa I σσ--?-===?p C 截面的最大拉应力 3max 6 10100.157526.2 []60.12510 C C t t zC M y MPa I σσ-??===?p 梁的强度足够。 (4) 讨论：当梁的截面倒置时，梁内的最大拉应力发生在B 截面上。 3max 6 20100.157552.4 []60.12510 B C t t ZC M y MPa I σσ-??===?f 梁的强度不够。 x
班级:___________学号:___________姓名:___________得分:___________ 题目部分，(卷面共有20题,100分,各大题标有题量和总分) 一、选择题(14小题,共42分) 1．开有小圆孔的矩形截面拉杆如图所示。通过圆孔中心的m-m横截面上的正应力分布应为______所示 2． 1、2两杆材料的弹性模量为E，横截面面积为A，受力如图所示。若使节点C没有竖直方向的位移，则集中力和应满足的条件是______ A、 B、 C、 D、 3．在板状试件的表面上，沿纵向和横向粘贴两个应变片、。在P力作用下，若测得，则该试件材料的泊松比为_________。 A、 B、 C、 D、 4．简支梁极其弯矩图如图所示。梁的受载情况是_____。 5．矩形截面的简支梁受均布荷载作用，如图．以下结论中_______是错误的（分别表示横截面上的正应力和剪应力)． A、在点A处，，. B、在点B处．，. C、在点C处，，． D、在点D处．，.
6．图所示铆钉连接，铆钉直径为d,铜板厚度分别为和,材料的许用剪应力为，许用挤压应力为．若荷载为P,铆钉数为n，则n值应由条件______确定． A、. B、， C、，. D、，，． 7．在下列说法中，_________是正确的。 A、在有正应力作用的方向，必有线应变； B、在无正应力作用的方向，必无线应变； C、在线应变为零的方向，正应力也一定为零； D、在正应力最大的方向，线应变也一定最大。 8．在厂房建筑中使用的“鱼腹梁”实质上是根据简支梁上_______而设计的等强度梁。 A、受集中力、截面宽度不变； B、受集中力、截面高度不变； C、受均布截荷、截面宽度不变； D、受均布载荷、截面高度不变。 9．图示等直杆分别在自由状态(图(a))和刚性模中(图(b))承受轴向下压力p，则该杆任一点在两种状态下的__________相等。 A、轴向压应 力； B、轴向线应变； C、最大剪应 力； D、最大剪应变。 10．图示两个应力状态的是大主应力的________。
轴向拉压 1. 等截面直杆CD位于两块夹板之间，如图示。杆件与夹板间的摩擦力与杆件自重保持平衡。设杆CD (B) (C) 2. (C) 3. B (B) (C) 4. 杆1 同） (C) 5. 的？ (C) 6.
措施？ (A)加大杆3的横截面面积； (B) 减小杆3的横截面面积； (C)三杆的横截面面积一起加大； (D) 增大α角。 7. 的伸长和杆2 l? (A) sin 1 l? (B) cos 1 l? (C) sin 1 l? (D) cos 1 8. (A) (B) (C) 杆1 (D) 杆1 9. (A) (B) (C) (D) 10. Δ，水平位移 = Ay 11. 12. 一长为l 引起的最大应力
13. 图示杆1和杆2的材料和长度都相同，但横截面面积 1A ＞2A 。 若两杆温度都下降T ?，则两杆轴力之间的关系是N1F N2F ，正应力之间的关系是1σ ____2σ。（填入符号＜，＝，＞） 题1-13答案： 1. D 2. D 3. C 4. B 5. B 6. B 7. C 8. C 9. B 10. EA Fl EA Fl 3； 11. b a ；椭圆形 12. E gl gl 22ρρ， 13. ＞，= 14. 试证明受轴向拉伸的圆截面杆，其横截面沿圆周方向的线应变s ε等于直径的相对改变量d ε。 证：()d s πππεε=?=-?+= d d d d d d 证毕。 15. 如图所示，一实心圆杆1在其外表面紧套空心圆管2。设杆的拉压刚度分别为11A E 和22A E 。此组合杆承受轴向拉力F ，试求其长度的改变量。（假设圆杆和圆管之间不发生相对滑动） 解: 由平衡条件 F F F =+2N 1 N （1） 变形协调条件 2 22 N 111N A E l F A E l F = （2） 由（1）（2）得 2 211111N A E A E Fl A E l F l += = ? 16. 设有一实心钢管，在其外表面紧套一铜管。材料的弹性模量和线膨胀系数分别为1E ，2E 和1l α， 2l α，且2l α＞1l α。两管的横截面面积均为 A 。如果两者紧套的程度不会发生相互滑动，试证明当组合 管升温T ?后，其长度改变为() 12211E T l E E l l l ?+=?αα证：由平衡条件 2N 1N F F = （1） 变形协调条件 2211 l l l l ?-?=?+?T T 2 22 N 2111N 1A E l F T l A E l F T l l l -?=+ ?αα （2） 由（1）（2）得 ()2 121121N E E A E TE F l l +?-= αα 钢)
6.1. 矩形截面悬臂梁如图所示，已知l =4 m ， b / h =2/3，q =10 kN/m ，[σ]=10 MPa ，试确 定此梁横截面的尺寸。 解：(1) 画梁的弯矩图 由弯矩图知： 2max 2 ql M = (2) 计算抗弯截面系数 32 323669 h bh h W === (3) 强度计算 2 2max max 33912[]29 416 277ql M ql h W h h mm b mm σσ= ==?≤∴≥==≥ 6.2. 20a 工字钢梁的支承和受力情况如图所示，若[σ]=160 MPa ，试求许可载荷。 解：(1) 画梁的弯矩图 由弯矩图知： No20a x ql 2x
max 23 P M = (2) 查表得抗弯截面系数 6323710W m -=? (3) 强度计算 max max 66 22 3[] 33[]3237101601056.8822 P M P W W W W P kN σσσ-===?≤????∴≤== 取许可载荷 []57P kN = 6.3. 图示圆轴的外伸部分系空心轴。试作轴弯矩图，并求轴内最大正应力。 解：(1) 画梁的弯矩图 由弯矩图知：可能危险截面是C 和B 截面 (2) 计算危险截面上的最大正应力值 C 截面： 3max 33 32 1.341063.20.0632 C C C C C M M MPa d W σππ??====? B 截面： 3max 34 3444 0.91062.10.060.045(1)(1)32320.06B B B B B B B M M MPa D d W D σππ?====?-- (3) 轴内的最大正应力值 MPa C 2.63max max ==σσ x
一、填空题： 1、材料力学根据构件的典型受力情况及截面上的内力分量可分为拉伸或压缩、 、 、 四种基本变形。 2、现有三种材料的拉伸曲线如图所示。分别由此三种材料制成同一构件，其中：1）强度最高的是_____；2）刚度最大的是_____；3）塑性最好的是_____；4）韧性最高，抗冲击能力最强的是_____。 题2图 题3图 3、杆件的横截面A=1000mm2，受力如图所示。此杆处于平衡状态P=_________、σ1-1=_________。 4、用塑性材料的低碳钢标准试件在做拉伸实验过程中，将会出现四个重要的极限应力；其中保持材料中应力与应变成线性关系的最大应力为 ；使材料保持纯弹性变形的最大应力为 ；应力只作微小波动而变形迅速增加时的应力为 。 5、两材料、重量及长度均相同的实心轴和空心轴，从利于提高抗扭刚度的角度考虑，以采用 轴更为合理些。 6、图示圆轴，受到四个外力偶作用，则其外力偶矩m=_ _ __、 T 1=__ 、T 2=__ _。 题6图 7、胡克定律的应力适用范围若更精确地讲，则应是应力不超过材料的 极限。 8、衡量材料强度的两个重要指标是 和 。 9、圆轴扭转时，在横截面上距圆心等距离的各点其剪应变必然 。
10．悬臂梁受力如图示，当梁直径减少一倍，则最大挠度wmax 是原梁的_____倍，当梁长增加一倍，而其他不变，则最大转角θmax 是原梁的____倍。 题3图 11、在轴向拉、压杆的斜截面上，有正应力也有剪应力，在正应力最大的截面上剪应力为 。 12、一级减速箱中的齿轮直径大小不等，在满足相同的强度条件下，高速齿轮轴的直径要比低速齿轮轴的直径 。 13、剪力图和弯矩图是通过 和 的函数图像表示的。 14、由同一种材料组成的变截面杆的横截面面积分别为2A 和A ，受力如图示，弹性模量为E 。截面D 水平位移为 。 题13图 15、应力是构件截面单位面积上 的集度。 三、简答题：（每小题5分，共计10分） 1、 低碳钢试件从开始拉伸到断裂的整个过程中，经过哪几个阶段？有哪些变形 现象？(绘图并说明) 2、简述分析组合变形的步骤。 3、为了提高弯曲强度，应采用哪些措施？。 4、 一铸铁简支梁如图。当其横截面分别按图示两种情况放置时，哪种情况合理？简述理由。
2 0 1 0 — 2 0 1 1材料力学试题及答案 A 一、单选题（每小题2分，共10小题，20分） 1、 工程构件要正常安全的工作，必须满足一定的条件。下列除（ ）项，其他各项是必 须满足的条件。 A 、强度条件 B 、刚度条件 C 、稳定性条件 D 、硬度条件 2、 内力和应力的关系是（ ） A 、内力大于应力 B 、内力等于应力的代数和 C 、内力是矢量，应力是标量 D 、应力是分布内力的集度 3、 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，直径线不保持直线。 D 、形状尺寸改变，直径线不保持直线。 A 、平衡关系，物理关系，变形几何关系； B 、变形几何关系，物理关系，静力关系; C 、变形几何关系，平衡关系，静力关系； D 、平衡关系，物理关系，静力关系; 5、利用积分法求梁的变形，不需要用到下面那类条件（ ）来确定积分常数。 A 、平衡条件。 B 、边界条件。 C 、连续性条件。 D 、 光滑性条件。 B 30、10、20； _ 1 D 3、10、20 4、建立平面弯曲正应力公式 a=My /，需要考虑的关系有（） 6、图示交变应力的循环特征 r 、平均应力Cm 、应力幅 度二a 分别为（） A -10、20、10； _ 1 C 3、20、10； （应力单位为肿心
7、 一点的应力状态如下图所示，则其主应力 A 30MPa 、100 MPa 、50 MPa B 50 MPa 、30MPa 、-50MPa C 50 MPa 、0、-50Mpa 、 D -50 MPa 、30MPa 、50MPa 8、 对于突加载的情形，系统的动荷系数为 A 、2 B 、3 9、 压杆临界力的大小，（ ）。 A 与压杆所承受的轴向压力大小有关； B 与压杆的柔度大小有关； C 与压杆材料无关； D 与压杆的柔度大小无关。 10、利用图乘法计算弹性梁或者刚架的位移，要求结构满足三个条件。以下那个条件不 是必须的（ ） A 、El 为常量 B 、结构轴线必须为直线。 C 、M 图必须是直线。 D 、M 和M 至少有一个是直线。 二、按要求作图（共12分） 1、做梁的剪力、弯矩图（10分） -1 、二 2、二 3分别为（） 30 MPa D 、5
实验三纯弯曲正应力分布规律实验 一、实验目的 1．用电测法测定梁纯弯曲时沿其横截面高度的正应变（正应力）分布规律并与理论值进行比较； 2．验证纯弯曲梁的正应力计算公式； 3．掌握运用电阻应变仪测量应变的方法。 二、实验仪器和设备 1．多功能组合实验装置一台或弯曲梁试验装置； 2．TS3860型静态数字应变仪一台； 3．纯弯曲实验梁一根； 4．温度补偿块一块； 5．游标卡尺 3-1 多功能组合实验装置 3-2弯曲梁试验装置 1—弯曲梁 2—铸铁架 3—支架 4—加载杆 5—加载螺杆系统 6—载荷传感器 7和8—组成电子秤 三、实验原理和方法 弯曲梁的材料为钢，其弹性模量E＝200GN/m2，泊松比μ＝0.29。用手转动实验装置上面的加力手轮，使四点弯上压头压住实验梁，则梁的中间段承受纯弯曲。根据平面假设和纵向纤维间无挤压的假设，可得到纯弯曲正应力计算公式为：
x M y I σ= （3-2） 式中：M 为弯矩；I x 为横截面对中性轴的惯性矩；y 为所求应力点至中性轴的距离。由上式可知，沿横截面高度正应力按线性规律变化。 实验时采用螺旋推进和机械加载方法，可以连续加载，载荷大小由带拉压传感器的电子测力仪读出。当增加压力ΔP 时，梁的四个受力点处分别增加作用力ΔP ／2，如图3-3所示。 为了测量梁纯弯曲时横截面上应变分布规律，在梁纯弯曲段的侧面各点沿轴线方向布置了7片应变片（见图3-3）（对多功能组合装置：b ＝18.3mm ；h ＝38mm ；c ＝133.5mm ），各应变片的粘贴高度见弯曲梁上各点的标注。此外，在梁的下表面沿横向粘贴了应变片8# 。 如果测得纯弯曲梁在纯弯曲时沿横截面高度各点的轴向应变，则由单向应力状态的胡克定律公式σ＝E ε，可求出各点处的应力实验值。将应力实验值与应力理论值进行比较，以验证弯曲正应力公式。 若由实验测得应变片7#和8#的应变ε7，和ε8满足 87||εμε≈ 则证明梁弯曲时近似为单向应力状态，即梁的纵向纤维间无挤压的假设成立。 图3-3弯曲梁布片图 四、实验步骤 1．检查或测量（弯曲梁试验装置）矩形截面梁的宽度b 和高度h 、载荷作用点到梁支点距离c ，及各应变片到中性层的距离y i 。 2．检查压力传感器的引出线和电子秤的连接是否良好，接通电子秤的电源线。检查应变仪的工作状态是否良好。然后把梁上的应变片按序号接在应变仪上的各不同通道的接线柱A 、B 上，公共温度补偿片接在接线柱B 、C 上。相应电桥的接线柱B 需用短接片连接起来，而各接线柱C 之间不必用短接片连接，因其内部本来就是相通的。因为采用半桥接线法，故应变仪应处于半桥测量状态，应变仪的操作步骤见应变仪的使用说明书。 3．根据梁的材料、尺寸和受力形式，估计实验时的初始载荷P 0（一般按P 0＝0.1σS 确定）、最大载荷P max （一般按P max ≤0.7σS 确定）和分级载荷ΔP （一般按加载4～6级考虑）。
华中农业大学本科课程考试试卷 考试课程与试卷类型：材料力学 A 姓名： 学年学期：2014-2015-2 学号： 考试时间：2015-07-07 班级： 一、判断题（每小题1分，共10分） 1．细长杆承受轴向压力的作用，其临界压力与轴向压力无关。 ( ) 2．研究杆件的应力与变形时，力可按力线平移定理进行移动。 ( ) 3. 当梁发生平面弯曲时，其横截面绕中性轴旋转。 ( ) 4．由低碳钢组成的细长压杆，经冷作硬化后，其稳定性和强度都提高。 ( ) 5．超静定结构的相当系统和补充方程不是唯一的，但其计算结果都是唯一的。( ) 6．切应变是变形后构件中任意两根微线段夹角角度的变化量。 ( ) 7．单元体上最大切应力作用面上必无正应力。 ( ) 8．弹性体的应变能与加载次序无关，只与载荷的最终值有关。 ( ) 9. 低碳钢试件扭转破坏是沿横截面剪断。 ( ) 10．应变能等于外力所做的功，由于功有正负，因此杆的应变能也有正负。 ( ) 二、填空题（每空2分，共30分。） 1．从材料力学的角度来讲,为了使构件能正常的工作，必需使构件具有足够的__________ 、__________ 和__________ 。 2．横截面和材料均相同的两根等长细长压杆，A为两端铰支，B为一端固定而另一端自由，则A杆与B杆的临界压力之比为____________。 3. 某空心圆轴的内外直径分别为d、D，则其抗扭截面系数为_____________。 4. 将圆截面压杆改为面积相等的圆环截面压杆，其它条件不变，则其柔度将 _____________，临界载荷将_____________。 5．材料的三个弹性常量（即弹性模量E、泊松比μ和剪变模量G）之间的关系式为 __________ 。 6．低碳钢拉伸经过冷作硬化后，其得到提高的指标是_____________ 。 7．用同一材料制成的实心圆轴和空心圆轴，若长度和横截面面积均相同，则抗扭刚度较大的是_____________。 8．低碳钢标准试件在做拉伸实验过程中，会出现四个重要的应力极限；其中保持材料应力与应变成线性关系的最大正应力为_____________；使材料保持纯弹性变形的最 大正应力为_____________；材料应力只作微小波动而变形急剧增加时的正应力为 _____________；材料达到所能承受的最大载荷时的正应力为_____________。
一、回答下列各题（共4题，每题4分，共16分） 1、已知低碳钢拉伸试件，标距mm l 1000=，直径mm d 10=，拉断后标距的长度变为mm l 1251=，断口处的直 径为mm d 0.61 =，试计算其延伸率和断面收缩率。 答：延伸率%25%100100 100 125%100001=?-=?-= l l l δ 断面收缩率%64%100))(1(%100211=?-=?-= d d A A A δ 2、试画出图示截面弯曲中心的位置。 3、梁弯曲剪应力的计算公式z z QS = τ，若要计算图示矩形截面A 点的剪应力，试计算z S 。 232 3 )84(41bh h h hb S z =+= 4、试定性画出图示截面截面核心的形状（不用计算）。 二、绘制该梁的剪力、弯矩图。（15分） 矩形 圆形 矩形截面中间 挖掉圆形 圆形截面中间 挖掉正方形 4
三、图示木梁的右端由钢拉杆支承。已知梁的横截面为边长等于0.20m 的正方形,q=4OKN/m,弹性模量 E 1＝10GPa ；钢拉杆的横截面面积A 2＝250mm 2 ,弹性模量E 2=210GPa 。试求拉杆的伸长l ?及梁中点沿铅垂方向的位移?。（14分） 解：杆受到的拉力kN q F N 402 2== m EA l F l N 00228.010 25010210310406 93=?????==?- 梁中点的挠度： m I E ql A E l F w l N c 00739.012 2 .0101038421040500114.0384521214 94 314122=? ?????+ =+=+?=?四、砖砌烟窗高m h 30=，底截面m m -的外径m d 31=，内径m d 22=，自重kN P 20001=，受 m kN q /1=的风力作用。试求：（1）烟窗底截面m m -的最大压应力；（2）若烟窗的基础埋深m h 40=， 基础及填土自重按kN P 10002=计算，土壤的许用压应力MPa 3.0][=σ，圆形基础的直径D 应为多大？（20分） 注：计算风力时，可略去烟窗直径的变化，把它看成是等截面的。 F s M m kN q /20=kN 20m kN ?160A B C m 10m 2112kN 88kN 20kN 5.6m 40kNm 150.3kNm 160kNm
实验二、纯弯曲梁正应力电测实验 一、 实验目的 1、 电测法测定纯弯曲梁正应力分布规律。 2、验证纯弯曲梁正应力计算公式。 二、 实验装置与仪器 1、 纯弯曲梁实验装置。 2、 数字式电阻应变仪。 三、 实验装置与实验原理 1、实验装置 弯曲梁试验装置如图1所示。它有弯曲梁 1， 定位板2，支座3，试验机架4，加载系统5， 两 端带万向接头的加载杆6，加载压头（包括φ16 钢珠）7，加载横梁8，载荷传感器9和测力 仪10等组成。该装置有已粘贴好应变片的钢梁（其弹性模量2210m G N E =）用来完成纯 弯曲梁正应变分布规律试验。 纯弯曲梁正应变分布规律试验
纯弯曲梁受力状态及有关尺寸见图2。 图 2 在梁的纯弯曲段内已粘贴好两组应变片，每组8片，分别为1～8号片和1*～8*号片， 各片距中心层的距离在图3中已标出。当梁受力变形后，可由应变仪测出每片应变片产生的应变，这样就可得到实测的沿梁横截面高度的正应变分布规律。根据材料力学中纯弯曲梁的平面假设，沿梁横截面高度的正应变分布规律应当是直线。另外材料力学中还假设梁在纯弯曲段内是单向应力状态，为此，我们在梁的下 表面粘贴有与7号片和7*号片垂直的8号片和 8* 号片，当梁受力变形后，可测得8ε和*8ε，根 据泊松比纵横εεμ=，可由78εε或* *78εε计算得到 'μ，若'μ近似等于μ时，则证明梁纯弯曲段 内近似于单向应力状态。 2、实验原理 梁的纯弯曲段内，每片应变片所处状态是单向应力状态。根据单向应力状态的虎克定律： σ = E ε 可以计算出梁的纯弯曲段内每片应变片所处的应力。 注：该装置只允许加4KN 载荷，超载会损坏传感器。
西华大学课程考试（考查）试题卷 （ 卷） 试卷编号： （ 2014 至 2015 学年 第 2 学期 ） 课程名称： 材料力学B 考试时间： 分钟 课程代码： 试卷总分： 100 分 考试形式： 开卷 学生自带普通计算器: 允许 考生注意事项：要求将所有解答及有关图示均写在答题纸上，并写清楚相应的题号。若将答案写在试题卷、草稿纸或其他纸上，不予给分。 一、填空题（每题5分，共35分） 1．低碳钢拉伸经过冷作硬化后，以下四种指标中哪种得到提高： （A ） 强度极限； （B ）比例极限； （C ）断面收缩率； （D ）伸长率（延伸率）。 正确答案是 。 2.标距为mm 100的标准试件，直径为mm 10，拉断后测得伸长后的标距为mm 123，颈缩处的最小直径为mm 4.6，则该材料的=δ ，=ψ 。 3.等截面直杆受力P 作用发生拉伸变形。已知横截面面积为A ，则横截面上的正应力和450斜截面上的正应力分别为： （A ）()A P A P 2,； （B ）()A P A P 2,； （C ）()()A P A P 2,2； （D ）A P A P 2, 。 正确答案是 。 4图示B ×H 的矩形中挖掉一个b ×h 的矩形，则此平面图形的I z = =Z W
5.图示木接头，水平杆与斜杆成α角，其挤压面积bs A 为： （A ） bh ； （B ）αtan bh ； （C ）αcos bh ； （D ）()ααsin cos bh 。 正确答案是 。 6.钢轴①、木轴②，两轴直径、长度和所受扭矩均相同，则两轴的单位长度扭转角之间的关系有四种答案： （A ）12??<； （B ）12??=； （C ）12??>； （D ）无法比较。 正确答案是 。 7. 如图所示三个单元体，虚线表示其受力的变形情况，则单元体（a ）的剪应变 a γ＝ ；单元体（b ）的剪应变b γ＝ ；单元体（c ）的剪应变c γ= 。
南 京 林 业 大 学 试 卷 课程 工程力学D （1） 2011~2012学年第1学期 一、 判断下列各题的正误，正确者打√，错误者打×（每题2分） 3、各向同性假设认为，材料沿各个方向具有相同的力学性质。 （√） 4、杆件发生弯曲变形时，横截面通常发生线位移和角位移。 （√ ） 5、构件的强度、刚度和稳定性问题均与材料的力学性能有关。 （√ ） 二、 选择题（每题2分） 1、在下列四种工程材料中，有下列四种说法： （A ）松木、铸铁可应用各向同性假设； （B ）松木不可应用各向同性假设； （C ）铸铁、松木、玻璃可应用各向同性假设； （D ）铸铜、铸铁、玻璃、松木可应用各向同性假设。 正确答案是 B 。 二、选择题（每题3分） 1、 均匀性假设认为，材料部各点的 D 是相同的。 （A ） 应力； （B ） 应变； （C ） 位移； （D ） 力学性质。 2、 用截面法只能确定 C 杆横截面上的力。 （A ） 等直； （B ） 弹性； （C ） 静定； （D ） 基本变形。 3、图示阶梯形杆AD 受三个集中力P 作用，设AB 、BC 、CD 段的横截 面面积分别为A 、2A 、3A ，则三段杆的横截面 A 。 （A ）轴力不等，应力相等；（B ）轴力相等，应力不等； 名 姓 号 学 号 班 题号 一 二 三 四 五 六 七 总分 得分
（C ）轴力和应力都相等； （D ）轴力和应力都不等。 4、对于低碳钢，当单向拉伸应力不大于 A 时，虎克定律E σε=成立。 （A ） 比例极限P σ ； （B ） 弹性极限e σ； （C ） 屈服极限s σ； （D ） 强度极限b σ。 1、在下列四种工程材料中，有下列四种说法： （A ）松木、铸铁可应用各向同性假设； （B ）松木不可应用各向同性假设； （C ）铸铁、松木、玻璃可应用各向同性假设； （D ）铸铜、铸铁、玻璃、松木可应用各向同性假设。 正确答案是 B 。 3、对于低碳钢，当单向拉伸应力不大于 时，虎克定律E σε=成立。 （A ）比例极限P σ ； （B ） 弹性极限e σ； （C ） 屈服极限s σ； （D ） 强度极限b σ。 正确答案是 A 。 4、等直杆受力如图所示，其横截面面积2mm 100=A ，问给定横截面m-m 上正应(A) MPa 50（压应力）；(C) MPa 90（压应力）； 正确答案是 D 。 5、图示受力杆件的轴力图有以下四种，试问哪一种是正确的?
实验五 纯弯曲梁正应力实验 一、试验目的 1、熟悉电测法的基本原理。 2、进一步学会静态电阻应变仪的使用。 3、用电测法测定钢梁纯弯曲时危险截面沿高度分布各点的应力值。 二、试验装置 1、材料力学多功能实验装置 2、CM-1C 型静态数字应变仪 三、试验原理 本试验装置采用低碳钢矩形截面梁，为防止生锈将钢梁进行电镀。矩形截面钢梁架在两支座上，加载荷时，钢梁中段产生纯弯曲变形最大，是此钢梁最危险的截面。为了解中段危险截面纯弯曲梁应力沿高度方向分布情况，采用电测法测出加载时钢梁表面沿高度方向的应变情况，再由σ实=E ε实得到应力的大小。试验前在钢梁上粘贴5片应变 片见图5—1，各应变片的间距为4 h ，即把钢梁4等分。在钢梁最外侧不受力处粘贴一片 R 6作为温度补偿片。 图5—1 试验装置示意图 对于纯弯曲梁，假设纵向纤维仅受单向拉伸或压缩，因此在起正应力不超过比例极限时，可根据虎克定律进行计算： σ实=E ε实 E 为刚梁的弹性模量，ε实是通过电测法用电阻应变仪测得的应变值。 四、电测法基本原理 1、电阻应变法工作原理 电测法即电阻应变测试方法是根据应变应力关系，确定构件表面应力状态的一种实验应力分析法。 将应变片紧紧粘贴在被测构件上，连接导线接到电桥接线端子上 当构件受力 构件产生应变 应变片电阻值随之变化 应变仪内部的惠斯登电桥
将电阻值的变化转变成正比的电压信号电阻应变仪内部的放大、相敏、检波电路转换显示器读出应变量。
2、电阻应变片 1）电阻应变片的组成 由敏感栅、引线、基底、盖层和粘结剂组成，其构造简图如图5—2所示。敏感栅能把构件表面的应变转换为电阻相对变化。由于它非常敏感，故称为敏感栅。它用厚度为0.002~0.005mm的铜合金或铬合金的金属箔，采用刻图、制版、光刻及腐蚀等工艺过程制成，简称箔式应变。它粘贴牢固、散热性能好、疲劳寿命长，并能较好的反映构件表面的变形，使测量精度较高。在各测量领域得到广泛的应用。 图5—2 电阻应变片构造简图 2）电阻应变片种类 电阻应变片按敏感栅的结构形状可分为： 单轴应变片：单轴应变片一般是指具有一个敏感栅的应变片。 应变花（多轴应变片）：具有两个或两个以上轴线相交成一定角度的敏感栅制成的应变片称为多轴应变片，也称为应变花。其敏感栅可由金属丝或金属箔制成。采用应变花可方便地测定平面应变状态下构件某一点处的应变。 3）应变灵敏系数（K） 将应变片贴在单向应力状态的试件表面，且其轴向与应力方向重合。在单向应力作用下，应变片的电阻相对变化ΔR/P与试件表面沿应变片轴线方向的应变ε之比值，称为应变片的灵敏系数 K=（ΔR/P）/ε 应变片灵敏系数是使用应变片的重要数据。它主要取决于敏感栅的材料、型式和几何尺寸。应变片的灵敏系数受到多种因素的影响，无法由理论求得，是由制造厂经抽样在专门的设备上进行标定，并于包装上注明。常用的应变片灵敏度系数为2—2.4。 当我们使用应变片时，必须在测量前进行校准。校准方法：根据应变片的K值，查表5—1，再根据表内K值所对应的标定值，来调节静态应变仪。 K值 1.9 1.952 2.05 2.1 2.15 2.2 2.25 2.3 2.35 校准值 120Ω5263518250004878476246514545444443474255 3、CM-1C型静态数字应变仪
弯 曲 应 力 基 本 概 念 题 一、择题(如果题目有5个备选答案，选出2～5个正确答案，有4个备选答案选出一个正确答案。) 1. 弯曲正应力的计算公式y I M z = σ的适用条件是（ ） 。 A . 粱材料是均匀连续、各向同性的 B ．粱内最大应力不超过材料的比例极限 C ．粱必须是纯弯曲变形 D ．粱的变形是平面弯曲 E ．中性轴必须是截面的对称轴 2. 在梁的正应力公式y I M z = σ中，I z 为粱的横截面对（ ）轴的惯性矩。 A . 形心轴 B ．对称轴 C ．中性轴 D ．形心主惯性轴 3. 梁的截面为空心圆截面，如图所示，则梁的抗弯截面模量W 为（ ）。 A . 32 3 D π B ． )1(32 4 3 απ-D C ． 32 3 d π D ． 32 32 3 3 d D ππ- E ．2 6464 44 D d D ππ- 题3图 题4图 4. 欲求图示工字形截面梁上A 点剪应力τ，那么在剪应力公式z z S bI S F *=τ中，S *z 表示 的是（ ）对中性轴的静矩。 A ．面积I B ．面积Ⅱ C ．面积I 和Ⅱ D ．面积Ⅱ和Ⅲ E ．整个截面面积 -21-
5．欲求题4图所示工字形截面梁上A 点剪应力τ，那么在剪应力公式z z S bI S F *=τ中，b 应取（ ）。 A ．上翼缘宽度 B ．下翼缘宽度 C ．腹板宽度 D ．上翼缘和腹板宽度的平均值 6．图为梁的横截面形状。那么，梁的抗弯截面模量W z ＝（ ）。 A . 6 2 bh B ．32632d bh π- C ．2641243h d bh ? ??? ??-π D ．??? ? ?-???? ??-22641243d h d bh π 7．两根矩形截面的木梁叠合在一起(拼接面上无粘胶无摩擦)，如图所示。那么该组合梁的抗弯截面模量W 为( ) A . 62bh B ．??? ? ??622 bh C ．)2(612 h b D ．h bh 21222???? ?? 8．T 形截面的简支梁受集中力作用(如图)，若材料的[σ]- ＞[σ]+，则梁截面位置的合理放置为( )。 -22-
南 京 林 业 大 学 试 卷 课程 工程力学D （1） 2011~2012学年第1学期 一、 判断下列各题的正误，正确者打√，错误者打×（每题2分） 3、各向同性假设认为，材料沿各个方向具有相同的力学性质。 （√） 4、杆件发生弯曲变形时，横截面通常发生线位移和角位移。 （√ ） 5、构件的强度、刚度和稳定性问题均与材料的力学性能有关。 （√ ） 二、 选择题（每题2分） 1、在下列四种工程材料中，有下列四种说法： （A ）松木、铸铁可应用各向同性假设； （B ）松木不可应用各向同性假设； （C ）铸铁、松木、玻璃可应用各向同性假设； （D ）铸铜、铸铁、玻璃、松木可应用各向同性假设。 正确答案是 B 。 二、选择题（每题3分） 1、 均匀性假设认为，材料内部各点的 D 是相同的。 （A ） 应力； （B ） 应变； （C ） 位移； （D ） 力学性质。 2、 用截面法只能确定 C 杆横截面上的内力。 （A ） 等直； （B ） 弹性； （C ） 静定； （D ） 基本变形。 3、图示阶梯形杆AD 受三个集中力P 作用，设AB 、BC 、CD 段的横截 面面积分别为A 、2A 、3A ，则三段杆的横截面 A 。 （A ）轴力不等，应力相等；（B ）轴力相等，应力不等； 名 姓 号 学 号 班 题号 一 二 三 四 五 六 七 总分 得分
（C ）轴力和应力都相等； （D ）轴力和应力都不等。 4、对于低碳钢，当单向拉伸应力不大于 A 时，虎克定律E σε=成立。 （A ） 比例极限P σ ； （B ） 弹性极限e σ； （C ） 屈服极限s σ； （D ） 强度极限b σ。 1、在下列四种工程材料中，有下列四种说法： （A ）松木、铸铁可应用各向同性假设； （B ）松木不可应用各向同性假设； （C ）铸铁、松木、玻璃可应用各向同性假设； （D ）铸铜、铸铁、玻璃、松木可应用各向同性假设。 正确答案是 B 。 3、对于低碳钢，当单向拉伸应力不大于 时，虎克定律E σε=成立。 （A ）比例极限P σ ； （B ） 弹性极限e σ； （C ） 屈服极限s σ； （D ） 强度极限b σ。 正确答案是 A 。 4、等直杆受力如图所示，其横截面面积2mm 100=A ，问给定横截面m-m 上正应 (A) MPa 50（压应力）； (C) MPa 90（压应力）； 正确答案是 D 。 5、图示受力杆件的轴力图有以下四种，试问哪一种是正确的?
第 五 章 弯 曲 应 力 一、是非判断题 1、设某段梁承受正弯矩的作用，则靠近顶面和靠近底面的纵向纤维分别是伸长的和缩短的。 （ × ） 2、中性轴是梁的横截面与中性层的交线。梁发生平面弯曲时，其横截面绕中性轴旋转。 （ √ ） 3、 在非均质材料的等截面梁中，最大正应力max σ 不一定出现在max M 的截面上。（ × ） 4、等截面梁产生纯弯曲时，变形前后横截面保持为平面，且其形状、大小均保持不变。 （ √ ） 5、梁产生纯弯曲时，过梁内任一点的任一截面上的剪应力都等于零。 （ × ） 6、控制梁弯曲强度的主要因素是最大弯矩值。 （ × ） 7、横力弯曲时，横截面上的最大切应力不一定发生在截面的中性轴上。 （ √ ） 二、填空题 1、应用公式y I M z = σ时，必须满足的两个条件是 满足平面假设 和 线弹性 。 2、跨度较短的工字形截面梁，在横力弯曲条件下，危险点可能发生在 翼缘外边缘 、 翼缘腹板交接处 和 腹板中心 处。 3、 如图所示的矩形截面悬臂梁，其高为h 、宽为b 、长为l ，则在其中性层的水平剪力 =S F bh F 23 。 4、梁的三种截面形状和尺寸如图所示，则其抗弯截面系数分别为 226 1 61bH BH -、 H Bh BH 66132- 和 H bh BH 66132 - 。 x
三、选择题 1、如图所示，铸铁梁有A，B，C和D四种截面形状可以供选取，根据正应力强度，采用（ C ）图的截面形状较合理。 2、 如图所示的两铸铁梁，材料相同，承受相同的载荷F。则当F 增大时，破坏的情况是（ C ）。 A 同时破坏； B （a）梁先坏； C （b）梁先坏 3、为了提高混凝土梁的抗拉强度，可在梁中配置钢筋。若矩形截面梁的弯矩图如图所示，则梁内钢筋（图中虚线所示）配置最合理的是（ D ） A B C D A B D x
《材料力学》考试题集 一、单选题 1.构件的强度、刚度和稳定性________。 (A)只与材料的力学性质有关 (B)只与构件的形状尺寸有关 (C)与二者都有关 (D)与二者都无关 2.一直拉杆如图所示，在P力作用下。 (A) 横截面a上的轴力最大(B) 横截面b上的轴力最大 (C) 横截面c上的轴力最大(D) 三个截面上的轴力一样大 3.在杆件的某一截面上，各点的剪应力。 (A)大小一定相等(B)方向一定平行 (C)均作用在同一平面内(D)—定为零 4.在下列杆件中，图所示杆是轴向拉伸杆。 (A) (C) (D) 5.图示拉杆承受轴向拉力P的作用，斜截面m-m的面积为A，则σ=P/A为。 (A)横截面上的正应力(B)斜截面上的剪应力 (C)斜截面上的正应力(D)斜截面上的应力 P
6.解除外力后，消失的变形和遗留的变形 。 (A)分别称为弹性变形、塑性变形(B)通称为塑性变形 (C)分别称为塑性变形、弹性变形(D)通称为弹性变形 7.一圆截面轴向拉、压杆若其直径增加—倍，则抗拉。 (A)强度和刚度分别是原来的2倍、4倍(B)强度和刚度分别是原来的4倍、2倍 (C)强度和刚度均是原来的2倍(D)强度和刚度均是原来的4倍 8.图中接头处的挤压面积等于。 (A)ab (B)cb (C)lb (D)lc 9.微单元体的受力状态如下图所示，已知上下两面的剪应力为τ则左右侧面上的剪应力为。 (A)τ/2 (B)τ(C)2τ(D)0 10.下图是矩形截面，则m—m线以上部分和以下部分对形心轴的两个静矩的。 (A)绝对值相等，正负号相同(B)绝对值相等，正负号不同 (C)绝对值不等，正负号相同(D)绝对值不等，正负号不同 11.平面弯曲变形的特征是。 (A)弯曲时横截面仍保持为平面(B)弯曲载荷均作用在同—平面内； (C)弯曲变形后的轴线是一条平面曲线 (D)弯曲变形后的轴线与载荷作用面同在—个平面内 12.图示悬臂梁的AC段上，各个截面上的。 P
纯弯曲梁的正应力实验 一、实验目的： 1.测定梁在纯弯曲时横截面上正应力大小和分布规律 2.验证纯弯曲梁的正应力公式 二、实验设备及工具： 1.材料力学多功能试验台中的纯弯曲梁实验装置 2.数字测力仪、电阻应变仪 三、实验原理及方法： 在纯弯曲条件下，根据平面假设和纵向纤维间无挤压的假设，可得到梁横截面上任意一点的正应力，计算公式：z M y I σ?= 为测量梁横截面上的正应力分布规律，在梁的弯曲段沿梁侧面不同高度，平行于轴线贴有应变片。贴法：中性层一片，中性层上下1/4梁高处各一片，梁上下两侧各一片，共计五片。 采用增量法加载，每增加等量荷载△P （500N ）测出各点的应变增量△ε，求的各点应变增量的平均值△ε实i ，从而求出应力增量： σ实i =E △ε实i 将实验应力值与理论应力值进行比较，已验证弯曲正应力公式。 四、原始数据：
五、实验步骤： 1. 打开应变仪、测力仪电源开关 2.连接应变仪上电桥的连线，确定第一测点到第五测点在电桥通道上的序号。 3. 检查测力仪，选择力值加载单位N或kg，按动按键直至显示N上的红灯亮起。按清零键，使测力计显示零。 4.应变仪调零。按下“自动平衡”键，使应变仪显示为零。 5.转动手轮，按铭牌指示加载，加力的学生要缓慢匀速加载，到测力计上显示500N，读数的学生读下5个测点的应变值，（注意记录下正、负号）。用应变仪右下角的通道切换键来显示第5测点的读数。以后，加力每次500N，到3000N为止。 6.读完3000N应变读数后，卸下载荷，关闭电源。 六、实验结果及处理：
1.各点实验应力值计算 根据上表数据求得应变增量平均值△εPi，带入胡克定律计算各点实验值： σ实i=E△εPi×10-6 2.各点理论应力值计算 载荷增量△P = 500N 弯矩增量△M = △P/2×L P 应力理论值计算（验证的就是它） 3.绘出实验应力值和理论应力值的分布图 以横坐标表示各测点的应力σ 实和σ 理 ，以纵坐标表示各测点距梁中性层的位置。 将各点用直线连接，实测用实线，理论用虚线。 σ y 4.实验值与理论值比较，验证纯弯曲梁的正应力公式