(c) a a =-50MPa r…=0
CT| = 0 6=6= -50 MPa
(d) o a =40MPa r a =10 MPa
6=41 MPa 6 = 0 0*3 = —61 MPa a Q =39°35‘
7-7 解：(a) a a =25 MPa r a = 26 MPa cr, = 20 MPa = -40 MPa (b) =-26MPa T a = 15 MPa cr, =3() MPa 6=0 =-30MPa 40 MPa 20 MPa 7-14 (-20. 皿 、丁 40 > I X4 b/MPa ￥ \ (0?^ r r/MPa 7-15单元体各面上的应力如图所示。试用应力圆的儿何关系求主应力及最人切应力。解：(a)由卩平面内应力值作a, b点,连接"交O?轴得圆心C (5(). 0) 应力圆半径 心)2+时=44.7 2 6 =50+44. 7 = 94.7 MPa cr3 =50-44.7 = 5.3 MPa (T2 = 50 MPa 2= 44.7 MPa y r/MPa (b)由心平面内应力作g b点,连接血交 O?轴丁?(？点，0030.故应力圆半径 则: r = >/302 +402 = 50 6 =30 +50 = 8() MPa a2 =50 MPa a3 =-20 MPa = 5() MPa (c)由图7-15 (c)yz平面内应力值作a, b点, 圆心为O,半径为50,作应力圆得 6 = 5() MPa a2 =-50 MPa 6 =-80 MPa 50 MPa r/MPa max ' 6 一6 ,二」——=65MPa 2 7-18 7-19在矩形截面钢拉伸试样的轴向拉力F = 20kN时，测得试样中段B点处与其轴线成30°方向的线应变为a. =3.25x10"。已知材料的弹性模量￡ = 210GPa ,试求泊松比 解: F 20X103 A " 20x10x10" = 10() MPa CT =a cos2a = —a = 75 MPa 4 cr|20. = cr cos2a = 25 MPa 3.25X10_4 X210X 109 = (75-yx25)x IO6 v = 0.27 M c = M n = 690kN- m Fsc 狂=佗 D 右=670 kN 7-19 7-20 D= 120mm,治&hnm 的空心圆轴，两端承受一对扭转力偶矩，如图所示。在轴的中部农 面彳点处，测得与其母线成45° 方向的线应变为= 2.6x1 O'4.已知材料的弹性常数 ￡ = 200GPa . v = 0.3,试求扭转力偶矩A/。 解：r =—=如方向如图 b[ = r,cr 3 = -r,a 2 = 0 2.6x1 (T* = 1 + 0.3 200x1()9 __________ _____________ 7rxl2O 5x|O-9ri '80、“ ------------------- 1 ] — ( --- ) I 16 120 M t = 10891 Nm = 10.9 kN-m 7-25 7-25 一简支钢板梁承受荷载如图a 所示， 其截面尺寸见图b 。已知钢材的许用应力为 [ 理论校核危险截面上的点“的强度。 注:通常在计算点?处的应力时近似地 6m 按点a'的位置计算。 解：S'max =240x20x410x10"+10x400x200x10" = 2.77xl (r'n? S ：, = 240x20x410x10" =1.97xio _3m 3 (1) 梁内最人止应力发生任跨屮截面的上、卞边缘 =仏"昨=870x2x420x10-'二也“戸玄 /. 2.04x10“ 齐=179-170 * 100% = 5.3% [CT ] 170 CTg*超过[cr]的5.3%尚可。 (2) 梁内最人剪应力发生在支承截面的中性轴处 ? _JS 「=7l0xl0；x2.77xl0：=98MPa 1 J (3) 在集中力作用处偏外横截面上校核点a 的强度 _ max-' max Snax max ,n?x 710x10’x 2.77x10’ 690 x 10」x 400x10“ = 134 MPa 2.04x10" 670 xl03 x 1.97x1 O'3， ----------- :---------------- r = 64 MPa 1O X1O'3X2.O4X1O'3 cr r4 = Jcr； + = V1342 +3x642 = 176 MPa 176-170 [CT]170 x 100% = 3.53% ”超过［＜r］的3.53%,在丄程上是允许 的。 材料力学基础测试题（1至6章） 一、判断题：（对“√”，错“X ”各1分共10分） 1、E 的大小与杆的材料和长度无关。（X ） 2、求超静定问题时要由几何关系和物理关系建立补充方程。（√） 3、胡克定理的适用条件是 ρσσ≤对吗？（√ ） 4、提高梁的强度主要是改变L 和E 。（ X ） 5、一般细长梁弯曲正应力强度满足则剪应力强度必满足。（√） 6、图示结构为2次超静定桁架。（ X ） 7、图示直梁在截面C 承受 e M 作用。则截面C 转角不为零，挠度为零。（√） 8、等直传动轴如图所示，轮B 和轮D 为主动轮，轮A ，轮C 和轮E 为从动轮。若主动轮B 和D 上的输入功率相等，从动轮A ,C 和E 上的输出功率也相等，如只考虑扭转变形而不考虑弯曲变形，危险截面的位置在AB 区间和DE 区间。（√） 9、等截面直杆受轴向拉力F 作用发生拉伸变形。已知横截面面积为A 的正应力的结果为A F ，A F 2问正确否？（√） 10、低碳钢拉伸试验进入屈服阶段以后，只发生线弹性变形。 （X ） 二、填空题（每空1分，共12分。） 1、 表示塑性材料的强度极限应力是______； 2、表示脆性材料的强度极限应力是_______。 3、剪切应力互等定理是： 。 4、用积分法求图示梁的挠曲线时，确定积分常数使用的边界条件是________________；使用的连续条件是___________________。 7、已知图（a ）梁B 端挠度为 q 4 l / (8 E I ) ，转角为 q 3 l /（6 E I ），则图（b ）梁C 截面的转角为 。 8、当L/h ＞ 的梁为细长梁。 三、选择题：（各2分，共28分） 1、任意截面形状的等直梁在弹性纯弯曲条件下，中性轴的位置问题有四种答案： (A) 等分横截面积； (B) 通过横截面的形心； (C) 通过横截面的弯心； (D) 由横截面上拉力对中性轴的力矩等于压力对该轴的力矩的条件确定。 正确答案是 B 。 2、一梁拟用图示两种方法搁置，则两种情况下的最大正应力之比 max a max b ()()σσ为： C 判断 1.由内力引起的内力集度称为应力。（×） 2.当应变为一个单位时，弹性模量即等于弹性应力，即弹性模量是产生100%弹性变形所需的应力。（√） 3.工程上弹性模量被称为材料的刚度，表征金属材料对弹性变形的抗力，其值越大，则在相同应力条件下产生的弹性变形就越大。（×） 4.弹性比功表示金属材料吸收弹性变形功的能力。（√） 5.滑移面和滑移方向的组合称为滑移系，滑移系越少金属的塑性越好。（×） 6.高的屈服强度有利于材料冷成型加工和改善焊接性能。（×） 7.固溶强化的效果是溶质原子与位错交互作用及溶质浓度的函数，因而它不受单相固溶合金（或多项合金中的基体相）中溶质量所限制。（×） 8.随着绕过质点的位错数量增加，留下的位错环增多，相当于质点的间距减小，流变应力就增大。（√） 9.层错能低的材料应变硬度程度小。（×） 10.磨损、腐蚀和断裂是机件的三种主要失效形式，其中以腐蚀的危害最大。（×） 11.韧性断裂用肉眼或放大镜观察时断口呈氧化色，颗粒状。（×） 12.脆性断裂的断裂面一般与正应力垂直，断口平齐而光亮，长呈放射状或结晶状。（√） 13.决定材料强度的最基本因素是原子间接合力，原子间结合力越高，则弹性模量、熔点就越小。（×） 14.脆性金属材料在拉伸时产生垂直于载荷轴线的正断，塑性变形量几乎为零。（√） 15.脆性金属材料在压缩时除产生一定的压缩变形外，常沿与轴线呈45°方向产生断裂具有切断特征。（√） 16.弯曲试验主要测定非脆性或低塑性材料的抗弯强度。（×） 17.可根据断口宏观特征，来判断承受扭矩而断裂的机件性能。（√） 18.缺口截面上的应力分布是均匀的。（×） 19.硬度是表征金属材料软硬程度的一种性能。（√） 20.于降低温度不同，提高应变速率将使金属材料的变脆倾向增大。（×） 21.低温脆性是材料屈服强度随温度降低急剧下降的结果。（×） 22.体心立方金属及其合金存在低温脆性。（√） 23.无论第二相分布于晶界上还是独立在基体中，当其尺寸增大时均使材料韧性下降，韧脆转变温度升高。（√） 24.细化晶粒的合金元素因提高强度和塑性使断裂韧度K IC下降。（×） 25.残余奥氏体是一种韧性第二相，分布于马氏体中，可以松弛裂纹尖端的应力峰，增大裂纹扩展的阻力，提高断裂韧度K IC。（√） 26.一般大多数结构钢的断裂韧度K IC都随温度降低而升高。（×） 27.金属材料的抗拉强度越大，其疲劳极限也越大。（√） 28.宏观疲劳裂纹是由微观裂纹的形成、长大及连接而成的。（√） 29.材料的疲劳强度仅与材料成分、组织结构及夹杂物有关，而不受载荷条件、工作环境及表面处理条件的影响。（×） 30.应力腐蚀断裂并是金属在应力作用下的机械破坏与在化学介质作用下的腐蚀性破坏的叠加所造成的。（×） 31.氢蚀断裂的宏观断口形貌呈氧化色，颗粒状。（√） 32.含碳量较低且硫、磷含量较高的钢，氢脆敏感性低。（×） 33.在磨损过程中，磨屑的形成也是一个变形和断裂的过程。（√） 07 秋材料力学性能 一、填空：（每空1分,总分25分） 1.材料硬度的测定方法有、和。 2.在材料力学行为的研究中，经常采用三种典型的试样进行研究，即、和。 3.平均应力越高，疲劳寿命。 4.材料在扭转作用下,在圆杆横截面上无正应力而只有,中心处切 应力为,表面处。 5.脆性断裂的两种方式为和。 6.脆性材料切口根部裂纹形成准则遵循断裂准则；塑性材料切口根 部裂纹形成准则遵循断裂准则； 7.外力与裂纹面的取向关系不同，断裂模式不同，张开型中外加拉 应力与断裂面，而在滑开型中两者的取向关系则为。 8．蠕变断裂全过程大致由、和 三个阶段组成。 9．磨损目前比较常用的分类方法是按磨损的失效机制分为、和腐蚀磨损等。 10．深层剥落一般发生在表面强化材料的区域。 11．诱发材料脆断的三大因素分别是、和 。 二、选择：（每题1分，总分15分） （）1. 下列哪项不是陶瓷材料的优点 a）耐高温 b) 耐腐蚀 c) 耐磨损 d)塑性好 （）2. 对于脆性材料，其抗压强度一般比抗拉强度 a)高b)低c) 相等d) 不确定 （）3.用10mm直径淬火钢球，加压3000kg，保持30s，测得的布氏硬度值为150的正确表示应为 a) 150HBW10／3000／30 b) 150HRA3000／l0／ 30 c) 150HRC30／3000／10 d) 150HBSl0／3000／30 （）4.对同一种材料，δ5比δ10 a) 大 b) 小 c) 相同 d) 不确定 （）5.下列哪种材料用显微硬度方法测定其硬度。 a) 淬火钢件 b) 灰铸铁铸件 c) 退货态下的软钢 d) 陶瓷 （）6.下列哪种材料适合作为机床床身材料 a) 45钢 b) 40Cr钢 c) 35CrMo钢 d) 灰铸铁（）7.下列哪种断裂模式的外加应力与裂纹面垂直，因而 它是最危险的一种断裂方式。 《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 (c) a a =-50MPa r…=0 CT| = 0 6=6= -50 MPa (d) o a =40MPa r a =10 MPa 6=41 MPa 6 = 0 0*3 = —61 MPa a Q =39°35‘ 7-7 解：(a) a a =25 MPa r a = 26 MPa cr, = 20 MPa 7-15单元体各面上的应力如图所示。试用应力圆的儿何关系求主应力及最人切应力。解：(a)由卩平面内应力值作a, b点,连接"交O?轴得圆心C (5(). 0) 应力圆半径 心)2+时=44.7 2 6 =50+44. 7 = 94.7 MPa cr3 =50-44.7 = 5.3 MPa (T2 = 50 MPa 2= 44.7 MPa y r/MPa (b)由心平面内应力作g b点,连接血交 O?轴丁?(？点，0030.故应力圆半径 则: r = >/302 +402 = 50 6 =30 +50 = 8() MPa a2 =50 MPa a3 =-20 MPa = 5() MPa (c)由图7-15 (c)yz平面内应力值作a, b点, 圆心为O,半径为50,作应力圆得 6 = 5() MPa a2 =-50 MPa 6 =-80 MPa 50 MPa r/MPa max ' 6 一6 ,二」——=65MPa 2 7-18 7-19在矩形截面钢拉伸试样的轴向拉力F = 20kN时，测得试样中段B点处与其轴线成30°方向的线应变为a. =3.25x10"。已知材料的弹性模量￡ = 210GPa ,试求泊松比 解: F 20X103 A " 20x10x10" = 10() MPa CT =a cos2a = —a = 75 MPa 4 cr|20. = cr cos2a = 25 MPa 3.25X10_4 X210X 109 = (75-yx25)x IO6 v = 0.27 材料力学第五版课后答案 [习题2-2]一打入基地内的木桩如图所示，杆轴单位长度的摩擦力**2，试做木桩的后力图。 解：由题意可得： 33 233 110 ,,3/()3/(/)l l N fdx F kl F k F l F x Fx l dx F x l =====? ?1 有3 [习题2-3] 石砌桥墩的墩身高m l 10=，其横截面面尺寸如图所示。荷载kN F 1000=，材料的密度3/35.2m kg =ρ，试求墩身底部横截面上的压应力。 解 ： 墩 身 底 面 的 轴 力 为 ： g Al F G F N ρ--=+-=)( 2-3 图 )(942.31048.935.210)114.323(10002kN -=????+?--= 墩身底面积：)(14.9)114.323(22m A =?+?= 因为墩为轴向压缩构件，所以其底面上的正应力均匀分布。 MPa kPa m kN A N 34.071.33914.9942.31042 -≈-=-== σ [习题2-7] 图示圆锥形杆受轴向拉力作用，试求杆的伸长。 2-7图 解：取长度为dx 截离体（微元体）。则微元体的伸长量为： )()(x EA Fdx l d = ? ，??==?l l x A dx E F dx x EA F l 00) ()( l x r r r r =--121，22112 112d x l d d r x l r r r +-=+?-=， 2 2 11 222)(u d x l d d x A ?=??? ??+-=ππ， dx l d d du d x l d d d 2)22( 1 2112-==+- du d d l dx 1 22-= ，)()(22)(221212u du d d l du u d d l x A dx -?-=?-=ππ 因此， )()(2)()(2 02100 u du d d E Fl x A dx E F dx x EA F l l l l ??? --===?π l l d x l d d d d E Fl u d d E Fl 0 112 21021221)(21)(2?? ???? ??????+--=??? ???-=ππ ???? ? ? ??? ???-+ --=21221)(2111 221d d l l d d d d E Fl π ??? ???--= 12 2122)(2d d d d E Fl π214d Ed Fl π= 《材料力学》试卷A （考试时间:9０分钟; 考试形式: 闭卷） (注意:请将答案填写在答题专用纸上,并注明题号。答案填写在试卷与草稿纸上无效）一、单项选择题（在每小题得四个备选答案中,选出一个正确答案，并将正确答案得序号填 在题干得括号内。每小题2分,共２０分) 1.轴得扭转剪应力公式＝适用于如下截面轴( ） A、矩形截面轴Ｂ、椭圆截面轴 Ｃ、圆形截面轴Ｄ、任意形状截面轴 ２.用同一材料制成得实心圆轴与空心圆轴,若长度与横截面面积均相同,则抗扭刚度较大得就是哪个?( ) A、实心圆轴 B、空心圆轴 C、两者一样 D、无法判断３.矩形截面梁当横截面得高度增加一倍、宽度减小一半时,从正应力强度考虑,该梁得承载能力得变化为( ) A、不变 B、增大一倍Ｃ、减小一半D、增大三倍 ４.图示悬臂梁自由端B得挠度为() A、B、C、Ｄ、 ５.图示微元体得最大剪应力τmａx为多大?( ) A、τmａx＝100ＭPa B、τmaｘ=０ Ｃ、τmax=5０ＭPa Ｄ、τmax=2００MPa 6.用第三强度理论校核图示圆轴得强度时,所采用得强 度条件为( ) A、≤［σ] B、≤［σ］ C、≤[σ］ D、≤[σ］ 7.图示四根压杆得材料、截面均相同,它们 在纸面内失稳得先后次序为( ） A、(ａ),(b）,（c),(d） B、(d),（a),(b),(c) Ｃ、(ｃ),(ｄ)，(a),（ｂ) Ｄ、（b)，（ｃ)，(d),(a） ８.图示杆件得拉压刚度为EA，在图示外 力作用下 其变形能U得下列表达式哪个就是正 确得?( ) A、Ｕ= B、U＝ C、Ｕ= D、U= 9.图示两梁抗弯刚度相同,弹簧得刚度系数也相同,则两梁中最大动应力得关系为（） A、(σd) a =(σd) b B、（σｄ）a >(σd)ｂ C、（σd) a <(σd)ｂ Ｄ、与h大小有关 二、填空题(每空1分，共２0分) 1.在材料力学中，为了简化对问题得研究, 特对变形固体作出如下三个假设：____＿__,______＿,＿＿__＿__。 2.图示材料与长度相同而横截面面积不同得两杆,设材料得重度为γ，则在杆件自重得作用下,两杆在ｘ截面处得应力分别为σ（1)=＿＿_＿___，σ(2)=_____＿_。 ３．图示销钉受轴向拉力P作用,尺寸如图,则销钉内得剪应力τ＝__＿____,支承面得挤压应力σbs=_＿__＿__。 4.图示为一受扭圆轴得横截面。已知横截面上得最大剪应力τmａx=4０ＭPa,则横截面上A点得剪应力τＡ=______＿。 5.阶梯形轴得尺寸及受力如图所示，其AB段得最大剪应力τｍaｘ１与BC段得最大剪应力τ ?之比=_＿___＿＿。 max2 6.图示正方形截面简支梁，若载荷不变而将截面边长增加一倍,则其最大弯曲正应力为原来得____＿＿_倍,最大弯曲剪应力为原来得_＿＿__＿_倍。 金属的性能测试题一 一．填空题（每空1分，共45分） 1．金属材料的性能一般分为两种，一类是使用性能，一类是工艺性能，前者包括____________， 和，后者包括，，， 和。 2．力学性能是指金属在外力作用下所表现出来的性能，包括，，，，及疲劳强度等。 3．强度是指金属材料在载荷作用下，抵抗或的能力，强度常用的衡量指标有和。 4．如果零件工作时所受的应力低于材料的或则不会产生过量的塑性变形。 5．断裂前金属材料产生的能力称为塑性，金属材料的________________和 _____________的数值越大，表示材料的塑性越好。 6．530HBW/750表示直径为 mm的球压头，在 ________N压力下，保持 S，测得的硬度值为。 7韧性是指金属在吸收的能力，韧性的判据通过试验来测定，国标规定采用来作韧性判据，符号为，单位是，数值越大，冲击韧性越。 8．金属材料抵抗载荷作用而能力，称为。9．试验证明，材料的多种抗力取决于材料的与的综合力学性能，冲击能量高时，主要决定于，冲击能量低时，主要决定于。10．金属力学性能之一疲劳强度可用性能指标表示，该性能指标是指的最大应力，单位为，用表示，对于黑色金属一般规定应力循环周次为，有色金属取。 二．选择题（每选择项1分，共5分） 1．用拉伸试验可测定材料的（以下的）性能指标（） A 强度 B 硬度 C 韧性 2．金属材料的变形随外力消除而消除为（） A弹性形变 B 屈服现象 C 断裂 3．做疲劳试验时，试样承受的载荷为（） A．静载荷 B 冲击载荷 C 交变载荷 4．用压痕的深度来确定材料的硬度值为（） A．布氏硬度 B 洛氏硬度 C 维氏硬度 5．现需测定某灰铸铁的硬度一般应选用何种方法测定（） A．布氏硬度机 B 洛氏硬度机 C 维氏硬度机 三．判断题（每题1分，共10分） 1.工程中使用的金属材料在拉伸试验时，多数会出现显著的屈服现象。（） 2．维氏硬度测量压头为正四棱锥体金刚石（） 3.洛氏硬度值无单位。（） 4.做布氏硬度测试时，当试验条件相同时，其压痕直径越小，材料的硬度越低。（） 5.在实际应用中，维氏硬度值是根据测定压痕对角线长度再查表得到的。（） ．应力在屈服极限内 7.用积分法求图示梁的挠曲线方程时，确定积分常数的四个条件，除0ω=A ,0θ=A 之外， 另外两个条件是（ ）。 A.,ωωθθ+-+-==c c c c B.,0ωωω+-==c c B C.0,0ωω==c B D.0,0ωθ==c B 8.建立平面弯曲正应力公式 z I My =σ,需要考虑的关系有（ ）。 A.变形几何关系、物理关系、静力关系 B.平衡关系、物理关系、变形几何关系 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 9.图示微元体的最大剪应力max τ为多大?( ) A. max τ =100MPa B. max τ =0 C. max τ=50MPaD. max τ =200MPa 10.空心圆轴的外径为 D ，内径为 d ，D d /=α。其抗弯截面系数为( )。 A ． 3 (1)32 t D W πα= - B. 3 2(1)32 t D W πα= - C ．3 3 (1)32 t D W πα= - D. 3 4(1)32 t D W πα= - 11．右图示二向应力状态，用第三强度理论校核时，其相当应力为( )。 A. 30 B. 30MPa C. 3050 MPa D. 30MPa 题11 12. 空心圆轴扭转时，横截面上切应力分布为图 ( )所示。 A B C D τ 13.一点的应力状态如下图所示，则其主应力1σ、2σ、3 σ分别为（ ）。 A.30MPa 、100 MPa 、50 MPa B.50 MPa 、30MPa 、-50MPa C.50 MPa 、0、-50Mpa D.0 MPa 、30MPa 、-50MPa 14．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.与压杆材料无关 C.与压杆的柔度大小无关 D.与压杆的柔度大小有关 15.临界应力的经验公式公式只适用于（ ） A. 大柔度杆 B. 中柔度杆 C. 小柔度杆 D. 二力杆 二、填空题（每题3分，共15分） 1. 阶梯轴尺寸及受力如图1所示，AB 段与BC 段材料相同，d 2=2d 1，BC 段的与AB 段的最大切应力之比为 _______ 。 2、图示为某构件内危险点的应力状态，若用第三强度理论校核其强度，则相当应力 3σ=r _______。 题1 题2 3、一端固定、另一端有弹簧侧向支承的细长压杆，已知杆件弹性模量为E ，比例极限为P σ， 可采用欧拉公式 ()22 πμ=cr EI F L 计算，压杆的长度系数λ的正确取值范围是_______ 。 4、低碳钢拉伸试件的应力-应变曲线大致可分为四个阶段，这四个阶段是 ___________、屈服阶段、强化阶段、___________。 5、材料在使用过程中提出三个方面的性能要求，即强度要求、刚度要求、___________。 3050MPa 皖西学院2013–2014学年度第2学期考试试卷（A 卷） 材化 学院 材料科学与工程 专业 11 级 材料力学性能 课程 一．填空题：本大题共10小题，计20个空格，每空格0.5分，共10 分。 1．因相对运动而产生的磨损分为三个阶段： ． 和剧烈磨损阶段。 2．影响屈服强度的外在因素有 ． 和 。 3．金属材料断裂前所产生的塑性变形由 和 两部分构成。 4．洛氏硬度的表示方法为 ．符号 和 。如80HRC 表示用C 标尺测得的洛氏硬度值为 。 5．疲劳过程是由 ． 及最后 所组成的。 6．宏观疲劳裂纹是由微观裂纹的 ． 及 而成的。 7.聚合物的聚集态结构包括 ． 和 。 二．判断题：本大题共20小题，每小题1分，共20分。 1．工程上弹性模量被称为材料的刚度，表征金属材料对弹性变形的抗力，其值越大，则在相同应力条件下产生的弹性变形就越大。（ ） 2．疲劳断裂应力判据：对称应力循环下：σ≥σ-1。非对称应力循环下：σ≥σr （ ） 3. 随着实验温度升高，金属的断裂由常温下常见的沿晶断裂过渡到穿晶断裂。（ ） 4．聚合物的性能主要取决于其巨型分子的组成与结构。（ ） 5.三种状态下的聚合物的变形能力不同，弹性模量几乎相同。（ ） 6．体心立方金属及其合金存在低温脆性。（ ） 7．在高弹态时聚合物的变形量很大，且几乎与温度无关。（ ） 8．无论第二相分布于晶界上还是独立在基体中，当其尺寸增大时均使材料韧性下降，韧脆转变温度升高。（ ） 9．残余奥氏体是一种韧性第二相，分布于马氏体中，可以松弛裂纹尖端的应力峰，增大 裂纹扩展的阻力，提高断裂韧度KIC 。（ ） 10．金属材料的抗拉强度越大，其疲劳极限也越大。（ ） 11.鉴于弯曲试验的特点，弯曲试验常用于铸铁．硬质合金等韧性材料的性能测试。（ ） 12.材料的硬度与抗拉强度之间为严格的线性关系。（ ） 13. 裂纹扩展方向与疲劳条带的方向垂直。（ ） 14.适量的微裂纹存在于陶瓷材料中将提高热震损伤性。（ ） 15．决定材料强度的最基本因素是原子间接合力，原子间结合力越高，则弹性模量．熔点就越小。（ ） 16．脆性金属材料在拉伸时产生垂直于载荷轴线的正断，塑性变形量几乎为零。（ ） 17．弹性比功表示金属材料吸收弹性变形功的能力。（ ） 18．金属的裂纹失稳扩展脆断的断裂K 判据：K I ≥K IC （ ） 19．脆性金属材料在压缩时除产生一定的压缩变形外，常沿与轴线呈45°方向产生断裂具有切断特征。（ ） 20．材料的疲劳强度仅与材料成分．组织结构及夹杂物有关，而不受载荷条件．工作环境及表面处理条件的影响。（ ） 三．单选题：本大题共20小题，每小题1分，共20分。 1．拉伸断口一般成杯锥状，由纤维区．放射区和（ ）三个区域组成。 A ．剪切唇 B ．瞬断区 C ．韧断区 D ．脆断区。 2．根据剥落裂纹起始位置及形态的差异，接触疲劳破坏分为点蚀．浅层剥落和（ ）三类。 A ．麻点剥落 B ．深层剥落 C ．针状剥落 D ．表面剥落。 3．应力状态软性系数表示最大切应力和最大正应力的比值，单向压缩时软性系数（ν=0.25）的值是（ ）。 A ．0.8 B ．0.5 C ．1 D ．2 4．韧度是衡量材料韧性大小的力学性能指标，是指材料断裂前吸收（ ）和断裂功的能力 A ．塑性变形功 B ．弹性变形功 C ．弹性变形功和塑性变形功 D ．冲击变形功 5．在拉伸过程中，在工程应用中非常重要的曲线是（ ）。 A ．力—伸长曲线 B ．工程应力—应变曲线 C ．真应力—真应变曲线。 6．冲击载荷与静载的主要差异：（ ） A ．应力大小不同 B ．加载速率不同 C ．应力方向不同 D ．加载方向 扬州大学试题纸 （ 200 － 200 学年 第 学期） 水利科学与工程 学院 级 班(年)级课程 材料力学 ( )卷 一、选择题（10分） 1．关于材料的冷作硬化现象有以下四种结论，正确的是（ ） （A ）由于温度降低，其比例极限提高，塑性降低； （B ）由于温度降低，其弹性模量提高，泊松比减小； （C ）经过塑性变形，其弹性模量提高，泊松比减小； （D ）经过塑性变形，其比例极限提高，塑性降低。 2．关于低碳钢材料在拉伸试验过程中，所能承受的最大应力是（ ） （A ）比例极限 p σ；（B ）屈服极限 s σ；（C ）强度极限 b σ； （D ）许用应力 ][σ。 3．两危险点的应力状态如图，由第四强度理论比较其危险程度，正确的是（ ）。 (A))(a 点应力状态较危险； (B))(b 应力状态较危险； (C)两者的危险程度相同； (D)不能判定。 4．图示正方形截面偏心受压杆，其变形是（ ）。 (A)轴向压缩和斜弯曲的组合； (B)轴向压缩、平面弯曲和扭转的组合； (a) (b) (C)轴向压缩和平面弯曲的组合； (D)轴向压缩、斜弯曲和扭转的组合。 5．图示截面为带圆孔的方形，其截面核心图形是（ ）。 二、填空题（20分） 1．一受扭圆轴，横截面上的最大切应力 MPa 40max =τ，则横截面上点A 的切应力 =A τ____________。 1题图 2题图 2． 悬臂梁受力如图示，当梁直径减少一倍，则最大挠度w max 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。 3．铆接头的连接板厚度为δ，铆钉直径为d 。则铆钉切应力=τ____________，最大挤压应力 bs σ为____________。 (a) (b) (c) 2 (mm) 材料力学-测试题 1. 判断改错题 6-1-1 单元体上最大正应力平面上的剪应力必为零, 则最大剪应力平面上的正应力也必为零。 ( ) 6-1-2 从横力弯曲的梁上任一点取出的单元体均属于二向应力状态。 ( ) 6-1-3 图示单元体一定为二向应力状态。( ) 6-1-4 受扭圆轴除轴心外, 轴内各点均处于纯剪切应力状态。 ( ) 题6 -1 -3 图 题6 -1 -5 图 6-1-5 图示等腰直角三角形, 已知两直角边所表示的截面上只有剪应力, 且等于τ0 , 则斜边所表示的截面上的正应力σ=τ0 , 剪应力τ=1/2τ0。 ( ) 6-1-6 单向应力状态的应力圆和三向均匀拉伸或压缩应力状态的应力圆相同, 且均为σ轴上的一个点。 ( ) 6-1-7 纯剪应力状态的单元体, 最大正应 面上。 ( ) 6-1-8 塑性材料制成的杆件, 其危险点必须用第三或第四强度理论所建立的强度条件来校核强度。 ( ) 6-1-9 图示为两个单元体的应力状态, 若它们的材料相同,则根据第三强度理论可以证明两者同样危险。 ( ) 6-1-10 纯剪应力状态的单元体既有体积改变, 又有形状改变。 ( )题6 -1 -9 图6-1-11 某单元体叠加上一个三向等拉( 或等压) 应力状态后, 其体积改变比能 不变而 形状改变比能发生变化。 ( ) 6-1-12 铸铁水管冬天结冰时会因冰膨胀被胀裂, 而管内的冰却不会破坏, 这是 因为的 强度比铸铁的强度高。 ( ) 6-1-13 有正应力作用的方向上, 必有线应 6-1-14 当单元体的最大拉应力σmax = σs 时, 单元体一定出现屈服。 ( ) 6-1-15 脆性材料中若某点的最大拉应力σma x = σb , 则该点一定会产生断裂。 ( ) 6-1-16 若单元体上σx = σy = τx = 50MPa, 则该单元体必定是二向应力状 态。 ( ) 2. 填空题 6-2-1 矩形截面梁在横力弯曲下, 梁的上、下边缘各点处于向应力状态, 中性轴上各 点处于应力状态。题6 -2 -2 图 材料力学第五版课后答案孙训芳 [习题2-2]一打入基地内的木桩如图所示，杆轴单位长度的摩擦力f=kx**2，试做木桩的后力图。 解：由题意可得： 33 233 110 ,,3/()3/(/)l l N fdx F kl F k F l F x Fx l dx F x l =====? ?1 有3 [习题2-3] 石砌桥墩的墩身高m l 10=，其横截面面尺寸如图所示。荷载kN F 1000=，材料的密度3 /35.2m kg =ρ，试求墩身底部横截面上的压应力。 解：墩身底面的轴力为： g Al F G F N ρ--=+-=)( 2-3图 )(942.31048.935.210)114.323(10002kN -=????+?--= 墩身底面积：)(14.9)114.323(2 2 m A =?+?= 因为墩为轴向压缩构件，所以其底面上的正应力均匀分布。 MPa kPa m kN A N 34.071.33914.9942.31042-≈-=-== σ [习题2-7] 图示圆锥形杆受轴向拉力作用，试求杆的伸长。 2-7图 解：取长度为dx 截离体（微元体）。则微元体的伸长量为： )()(x EA Fdx l d = ? ，??==?l l x A dx E F dx x EA F l 00) ()( l x r r r r =--121，22112 112d x l d d r x l r r r +-=+?-=， 22 11 222)(u d x l d d x A ?=??? ??+-=ππ，dx l d d du d x l d d d 2)22(12112 -==+- du d d l dx 122-=，)()(22)(221212u du d d l du u d d l x A dx -?-=?-=ππ 因此， )()(2)()(202100 u du d d E Fl x A dx E F dx x EA F l l l l ??? --===?π l l d x l d d d d E Fl u d d E Fl 0 11 221021221)(21)(2?? ???? ??????+--=??? ???-=ππ ???? ? ? ??? ???-+ --=21221)(2111 221d d l l d d d d E Fl π ??? ???--= 122122)(2d d d d E Fl π2 14d Ed Fl π= [习题2-10] 受轴向拉力F 作用的箱形薄壁杆如图所示。已知该材料的弹性常数为ν,E ，试求C 与D 两点间的距离改变量CD ?。 解：EA F E A F νν νεε- =-=-=/' 式中，δδδa a a A 4)()(2 2 =--+=，故：δ ν εEa F 4' - = δνεEa F a a 4'-==?， δ νE F a a a 4' -=-=? 河南工业大学课程 材料力学 试卷 适用专业班级： 任课教师 教研室主任（签字） 试卷编号 A 考生专业： 年级： 班级： 姓 名： 学 号： 注：（1）不得在密封线以下书写班级、姓名。（2）必须在密封线以下答题，不得另外加纸。 ……………………………………………………… 密 封 线 ……………………………………………………… 一．是非题（正确的在题后的括号内用“√”表示，错误的在题后的括号内用“×”表 示，每小题2分，共10分） | 1．应力公式A N = σ的使用条件是，外力沿杆件轴线，且材料服从胡克定律。 （ f ） 2．截面尺寸和长度相同两悬梁，一为钢制，一为木制，在相同载荷作用下，两梁中的最正大应力和最大挠度都相同。 （ t ） 3. 卡氏第一定律的适用于弹性体，卡氏第二定律的适用于非弹性体。 （ f ） 4. 悬臂架在B 处有集中力作用，则AB ，BC 都产生了位移，同时AB ，BC 也都发生了变形。 （ f ） \ 5. 在各种受力情况下，脆性材料都将发生脆性断裂而破坏。 （ f ） 二、选择题：（每小题 3分，共24分） 1、危险截面是__C____所在的截面。 $ A.最大面积； B ．最小面积； C ． 最大应力； D ． 最大内力。 C ’ 2、低碳钢整个拉伸过程中，材料只发生弹性变形的应力范围是σ不超过_B_____。 A．σb；B．σe；C．σp；D．σs 第1页（共4页） 河南工业大学课程材料力学试卷 考生专业：年级：班级：姓名：学号： 注：（1）不得在密封线以下书写班级、姓名。（2）必须在密封线以下答题，不得另外加纸。………………………………………………………密封线……………………………………………………… 3.偏心拉伸（压缩）实质上是____B___的组合变形。 ' A．两个平面弯曲；B．轴向拉伸（压缩）与平面弯曲； C．轴向拉伸（压缩）与剪切；D．平面弯曲与扭转。 4.微元体应力状态如图示，其所对应的应力圆有如图示四种，正确的是___A____。 5.几何尺寸、支承条件及受力完全相同，但材料不同的二梁，其__A____。 A. 应力相同，变形不同； B. 应力不同，变形相同； C. 应力与变形均相同； D. 应力与变形均不同； 6.一铸铁梁，截面最大弯矩为负，其合理截面应为___C___。 A.工字形； B.“T”字形； C.倒“T”字形； D.“L”形。 7.两端铰支的圆截面压杆，长1m，直径50mm。其柔度为___C____。 《 ；；；。 8．梁的正应力公式是在“平面弯曲”前提下推导得到的，“平面弯曲”即___D____。 贵州大学2007-2008学年第一学期考试试卷 A 缺口效应； 因缺口的存在，改变了缺口根部的应力的分布状态，出现： ① 应力状态变硬(由单向拉应力变为三向拉应力)； ② 应力集中的现象称为缺口效应。 解理台阶； 在拉应力作用下，将材料沿某特定的晶体学平面快速分离的穿晶脆性断裂方式称为解理断裂，称该晶体学平面为解理平面；在该解理平面上，常常会出现一些小台阶，叫解理台阶；这些小台阶有汇聚为大的台阶的倾向，表现为河流状花样。 冷脆转变； 当温度T ℃低于某一温度T K 时，金属材料由韧性状态转变为脆性状态，材料的αK 值明显降低的现象。 热疲劳； 因工作温度的周期性变化，在构件内部产生交变热应力循环所导致的疲劳断裂，表现为龟裂。 咬合磨损； 在摩擦面润滑缺乏时，摩擦面间凸起部分因局部受力较大而咬合变形并紧密结合，并产生形变强化作用，其强度、硬度均较高，在随后的相对分离的运动时，因该咬合的部位因结合紧密而不能分开，引起其中某一摩擦面上的被咬合部分与其基体分离，咬合吸附于另一摩擦面上，导致该摩擦面的物质颗粒损失所形成的磨损。 二、计算题（共42分,第1题22分，第2题20分） 1、一直径为10mm ，标距长为50mm 的标准拉伸试样，在拉力P=10kN 时，测 得其标距伸长为50.80mm 。求拉力P=32kN 时，试样受到的条件应力、条件应变及真应力、真应变。（14分） 该试样在拉力达到55.42kN 时，开始发生明显的塑性变形；在拉力达到67.76kN 后试样断裂，测得断后的拉伸试样的标距为57.6mm ，最小处截面直径为8.32mm ；求该材料的屈服极限σs 、断裂极限σb 、延伸率和断面收缩率。（8分） 解： d 0 =10.0mm, L 0 = 50mm, P 1=10kN 时L 1 = 50.80mm ；P 2=32kN 因P 1、P 2均远小于材料的屈服拉力55.42kN ，试样处于弹性变形阶段，据虎克 得 分 评分人 工程力学材料力学 （科技大学与东北大学） 第一章轴向拉伸和压缩 1-1：用截面法求下列各杆指定截面的力 解： (a):N1=0,N2=N3=P (b):N1=N2=2kN (c):N1=P,N2=2P,N3= -P (d):N1=-2P,N2=P (e):N1= -50N,N2= -90N (f):N1=0.896P,N2=-0.732P 注（轴向拉伸为正，压缩为负） 1-2：高炉装料器中的大钟拉杆如图a所示，拉杆下端以连接楔与大钟连接，连接处拉杆的横截面如图b所示；拉杆上端螺纹的 径d=175mm。以知作用于拉杆上的静拉力P=850kN，试计算大钟拉杆的最大静应力。 解：σ1= 2 1 1 850 4 P kN S d π = =35.3Mpa σ2= 2 2 2 850 4 P kN S d π = =30.4MPa ∴σmax=35.3Mpa 1-3：试计算图a所示钢水包吊杆的最大应力。以知钢水包及其所盛钢水共重90kN，吊杆的尺寸如图b所示。 解： 下端螺孔截面：σ1=1 90 20.065*0.045P S =15.4Mpa 上端单螺孔截面：σ2=2P S =8.72MPa 上端双螺孔截面：σ3= 3P S =9.15Mpa ∴σmax =15.4Mpa 1-4：一桅杆起重机如图所示，起重杆AB为一钢管，其外径D=20mm,径d=18mm;钢绳CB的横截面面积为0.1cm2。已知起重量 P=2000N，试计算起重机杆和钢丝绳的应力。 解：受力分析得： F1*sin15=F2*sin45 F1*cos15=P+F2*sin45 ∴σAB= 1 1 F S=-47.7MPa σBC= 2 2 F S=103.5 MPa 一、 判断题(正确记为√，错误记为×。1×10＝10分) 1． 某拉伸试件的断口形状如图1－1，此试件是 脆性材料。 2． 挤压强度计算中，挤压面积就是挤压中的接触面积。 3． 轴向拉压杆件中的工作应力与材料的弹性模量E 成正比。 4． 圆轴扭转时，横截面上的剪应力垂直于半径。 （图1－1） 5． 面积不为零的平面图形对任意一轴的惯性矩（Iz ）恒大于零。 6． 若梁的某截面上剪力为零，则该截面的弯矩图形一定是抛物线的顶点。 7． 梁上两截面之间没有集中力偶作用，则两截面弯矩之差等于两截面之 间的剪力图面积。 8． 若梁某截面的上表面弯曲正应力为-120MPa ，则该截面的下表面弯曲 正应力为＋120MPa 。 9． 梁变形时，挠度最大处转角也最大。 10．用16Mn 合金钢替代低碳钢，不能减小梁的变形程度。 二、 单项选择题(2．5×10＝25分) 1．虎克定律使用的条件是： A ．σ＜σp B ．σ＞σp C ．σ＜σs D ．σ＞σs 2．实心圆截面杆直径为D ，受拉伸时的绝对变形为mm l 1=?。仅当直径变为2D 时，绝对变形l ?为： A ．1mm B ．1/2mm C ．2mm D ．1/4mm 3．图2－1为一联接件，销钉直径为d ，两块板厚均为t 。销钉 的受剪切面积是： A ．d ×2t B ．π×d ×t C ．π×d 2/4 D ．d ×t （图2－1） 4．圆轴受扭转时，传递功率不变，仅当转速增大一倍时，最大剪应力： A ．增加一倍 B ．增加两倍 C ．减小两倍 D ．减小一倍 5．如下有关塑性材料许用应力的说法中，正确的是： A ．许用应力等于比例极限除以安全系数 B ．许用应力等于屈服极限除以安全系数 C ．许用应力等于强度极限除以安全系数 D ．许用应力等于比例极限 6．纯弯曲变形的矩形截面梁，仅当梁高度由h 增大到2h 时，最大正应力是原最大 正应力的： A ．1／2 B ．1／4 C ．1／8 D ．1／16 7．横力弯曲时，矩形截面梁的横截面上： A ．中性轴上剪应力最小、上下表面正应力最小。 B ．中性轴上剪应力最小、上下表面正应力最大。 C ．中性轴上剪应力最大、上下表面正应力最小。 D ．中性轴上剪应力最大、上下表面正应力最大。 8．图2－2为一外伸梁，其边界条件是： A ．y(0)=0；y ’(L)=0 B ．y(0)=0；y(L)=0 C. y ’(0)=0；y(L)=0 D.y ’(0)=0；y ’(L)=0 （图2－2） 9．在画梁的弯曲内力图时，如下正确的是： [习题2-2]一打入基地内的木桩如图所示，杆轴单位长度的摩擦力f=kx**2，试做木桩的后力图。 解：由题意可得： 33 233 110 ,,3/()3/(/)l l N fdx F kl F k F l F x Fx l dx F x l =====? ?1 有3 [习题2-3] 石砌桥墩的墩身高m l 10=，其横截面面尺寸如图所示。荷载kN F 1000=，材料的密度3 /35.2m kg =ρ，试求墩身底部横截面上的压应力。 解：墩身底面的轴力为： g Al F G F N ρ--=+-=)( 2-3图 )(942.31048.935.210)114.323(10002kN -=????+?--= 墩身底面积：)(14.9)114.323(2 2 m A =?+?= 因为墩为轴向压缩构件，所以其底面上的正应力均匀分布。 MPa kPa m kN A N 34.071.33914.9942.31042 -≈-=-== σ [习题2-7] 图示圆锥形杆受轴向拉力作用，试求杆的伸长。 2-7图 解：取长度为dx 截离体（微元体）。则微元体的伸长量为： )()(x EA Fdx l d =? ，??==?l l x A dx E F dx x EA F l 00) ()( l x r r r r =--121，2 2112112d x l d d r x l r r r +-=+?-=， 22 11 222)(u d x l d d x A ?=?? ? ??+-=ππ，dx l d d du d x l d d d 2)22(12112 -==+- du d d l dx 122-=，)()(22)(221212u du d d l du u d d l x A dx -?-=?-=ππ 因此， )()(2)()(2 02100 u du d d E Fl x A dx E F dx x EA F l l l l ??? --===?π l l d x l d d d d E Fl u d d E Fl 0 11 221021221)(21)(2?? ???? ??????+--=??? ???-=ππ ???? ? ? ??? ???-+--=21221)(211 1 221d d l l d d d d E Fl π ??? ???--= 122122)(2d d d d E Fl π2 14d Ed Fl π= [习题2-10] 受轴向拉力F 作用的箱形薄壁杆如图所示。已知该材料的弹性常数为ν,E ，试求C 与D 两点间的距离改变量CD ?。 解：EA F E A F νν νεε- =-=-=/' 式中，δδδa a a A 4)()(2 2 =--+=，故：δ ν εEa F 4' - = δνεEa F a a 4'-==?， δ νE F a a a 4' -=-=? δ νE F a a 4'- =，a a a CD 12145)()(24 3 232=+=材料力学期中测验(含答案)
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