材料结构分析复习
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1、推动现代文明发展三大学科是什么？
答：材料、信息、能源
2、材料研究的四大要素是什么？
答：成分、结构、加工、性能
3、材料结构分析常用的方法分为哪几类？
答：组织形貌分析、晶体物相分析、成分价键分析、分子结构分析
4、材料的结构与性能的关系是什么？
答：结构决定性能，性能反映结构。
5、什么是距离分辨率？在材料结构分析中，影响距离分辨率的因素有哪些？
答：
6、什么是菲涅尔衍射？什么是弗朗禾费衍射？衍射理论的核心是什么？
答：菲涅尔衍射：成像时，当光源或观察屏之一与孔径或障碍物之间的距离为有限是产生的衍射。
弗朗禾费衍射：光源、障碍物、观察屏三者之间距离为无限远时的衍射。
衍射核心：指波遇到障碍物时，偏离原来直线传播的现象。
7、什么是阿贝成像原理？
答：简述为：1、平行光束受到具有周期性特征物体的散射作用形成衍射谱。2、各级衍射谱重新通过干涉在像表面上形成反映物体特征的像。
8、光学显微镜所成的的像和物之间的相似性是由什么决定的？
答：参与成像的衍射斑点越多，物像与物体的相似性越好。
9、什么是数值孔径？什么是孔径角？在孔径角一定的情况下，如何增加数值孔径？
答：数值孔径：简写NA，表示物镜分辨细节能力的参数，是物镜性能高低的作业标志。
孔径角：物镜光轴上的物点与物镜前透镜的有效直径所形成的角度。
增大NA方法：增大介质的折射率n值。
10、什么是埃利斑?什么是瑞利判据？根据瑞利判据，一个光学仪器的分辨率的定义是什么？
答：埃利斑：由于衍射效应，一个点光源在像平面上形成一个具有一定尺寸的中央亮斑及其
周围明暗相间的圆环所组成。
瑞利判据：两埃利斑中心间距等于第一暗环半径R。
定义：通常把两埃利斑中心间距等于第一暗环半径R0样品上相应的两个物像点间距离Δr0定义为透镜分辨率。
11、什么是分辨本领？光学仪器的分辨本领是由哪些因素决定？
答：分辨本领：透镜能分辨的两点间的最小距离。
决定因素：物镜的NA值、照明光源的波长。
12、什么是阿贝极限？光学显微镜分辨率的极限是什么？为什么？
答：即分辨率极限，大约是可见光波长的一半。
光学显微镜极限为0.2μm。
13、什么是像差？形成像差的根本原因是什么？光学显微镜的像差包括哪些？它们的产生机理分别是什么？各种像差如何进行消除？
答：像差：物体通过透镜形成不完全相似的像。
形成原因：透镜本身存在各种像差。
像差种类及消除方法：a、球面像差（组合透镜为物镜校正）b、色像差（不同的组合透镜为物镜校正）c、像域弯曲（特制的物镜校正）。
14、什么是扫描电子显微镜？与光学显微镜相比，扫描电子显微镜的优势有哪些？
答：是以类似电视或摄像机的成像方式，用聚焦电子束在样品表面扫描时激发产生的某些物理信号调制成像的仪器。
优势：a、高的分辨率。b、有较高的放大倍数，在20-30万之间连续可调。c、有很大的景深、视野大、成像富有立体感，可之间观察各种样品凹凸不平表面的细微结构。d、配有X射线能谱仪装置，可以同时进行显微组织形貌的观察和微区成分分析。e、样品制备简单。
15、电子束与固体样品作用时产生散射的机制是什么？按照电子的动能是否变化区分，可分为哪几类？
答：机制：电子束沿一方向入射到样品内时，受固体物质中晶格位场和原子库伦场作用，入射方向发生改变。
分类：a、弹性散射。b、非弹性散射。
16、电子束与固体样品作用时产生的信号深度及区域大小与分辨率的关系是什么？
答：随着信号深度升高作用范围变宽，不利于空间分辨率。
17、扫描电子显微镜的物理信号有哪些？各自产生的机理分别是什么？
答：a、二次电子（被入射电子轰击出来的样品中原子的核外电子）。
b、背散射电子（反射回来的入射电子）。
c、X射线（损失能量激发内层电子发生电离）。
18、扫描电子显微镜的工作原理是什么？
答：光栅扫描、逐点成像。
19、扫描电子显微镜由哪些系统组成？各系统的作用是什么？
答：a、电子光学系统（电子枪、电磁透镜、光阑、扫描系统、样品室）。作用：为获得扫描电子，作为信号的激发源。
b、信号收集及图像显示和记录系统（信号收集系统、图像显示和记录系统）。作用：信号记录收集后调制成像。
c、真空系统和电源系统。作用：保证电子光学系统正常工作，防止样品被污染提供高的真空度。
20、电子枪分为哪几类？它们产生电子束的机理分别是什么？
答：a、发卡式钨灯丝热阴极电子枪（依靠电流加热灯丝，使灯丝发射热电子，并经过阳极和灯丝之间的强电场加速得到高能电子束）
b、六硼化镧（LaB6）热阴极电子枪（同上）
c、场发射电子枪（利用靠近曲率半径很小的阴极尖端附近端的强电场，使阴极尖端发射电子）
21、什么是衬度像？为什么二次电子的形貌忖度像分辨率高于背散射电子忖度像？
答：由于样品表面微区特征（如形貌、原子序数或化学成分、晶体结构或位向等）的差异，在电子束作用下产生不同强度的物理信号，使阴极射线管荧光屏上不同的区域呈现出不同的亮度，从而获得具有一定衬度的图像；由于形成原理相同，而背散射电子来自一个较大的作用体积，用背反射信号进行形貌分析时，分辨率远比二次电子低。
22、如何获得背散电子的形貌忖度像和成分忖度像？
答：在利用背散射电子成像时，样品表面的形貌存在差异时产生的衬度像；在利用背散射电子成像时，样品微区的原子序数或化学成分的差异产生的衬度像
23、什么是扫描探针显微镜？其特点是什么？
答：扫描探针显微镜是一类仪器的总称，他们以从原子到微米级别的分辨率研究材料的表面特性。
特点：具有宽广观察范围；具有空前高的3D分辨率；能进行试样表面电导率、静电电荷分布、区域摩擦力、磁场和弹性模量等物理特性的测量。
24、什么是扫描隧道显微镜？什么是“隧道效应”？扫描隧道显微镜的基本原理是什么？答：扫描隧道显微镜：利用量子理论中的隧道效应探测物质表面结构的显微仪器。
隧道效应：在势垒一边平动的粒子，当动能小于势垒高度时，按经典力学，粒子是不可能穿过势垒的。对于微观粒子，量子力学却证明它仍有一定的概率穿过势垒，实际也正是如此，这种现象称为隧道效应。
基本原理：STM使用一种非常锐化的导电针尖，而且在针尖和样品（导体或半导体）之间施加偏置电压，当针尖和样品接近至大约相距1nm时，根据偏置电压的极性，样品或针尖中的电子可以“隧穿”过间隙到达对方。由此产生的隧道电流随着针尖-样品间隙的变化而变化，故被用做得到STM图像的信号。
25、扫描隧道显微镜的工作模式有哪几种？分别如何进行操作？各种工作模式的特点是什么？
答：（1）恒定高度模式针尖在样品上方的一个水平面上进行，隧道电流随样品表面形貌和局域电子特性而变化。在样品表面每个局域检测到的隧道电流构成数据组，并进而转化成形貌图像。特点：扫描速率高，仅适用于相对平滑的表面。
（2）恒定电流模式该模式下STM的反馈控制系统通过调整扫描器在每个测量点的高度动态地保证隧道电流不变。特点：可以较高的精确度测量不规则表面，但比较耗时。26、什么事原子力显微镜？其工作原理是什么？
答：原子力显微镜：一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。
工作原理：它通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。将一对微弱力极端敏感的微悬臂一端固定，另一端的微小针尖接近样品，这时它将与其相互作用，作用力将使得微悬臂发生形变或运动状态发生变化。扫描样品时，利用传感器检测这些变化，就可获得作用力分布信息，从而以纳米级分辨率获得表面形貌结构信息及表面粗糙度信息。
27、原子力显微镜中对微悬臂变形的测量方法有哪些？测量原理分别是什么？
答：（1）光学技术法一束激光被臂弯折射到位敏探测器（PSPD）,当悬臂弯曲时投射在传感器上的激光光斑的位置发生偏移，PSPD可以1nm的精度测量出这种偏移。
（2）干涉法
（3）隧道电流法
28、原子力显微镜的成像模式有哪些？各自的优缺点是什么？
答：
29、什么是相？相结构与材料物理、化学性能之间的关系是什么？
答：相：具有特定的结构和性能的物质状态。
关系：材料的物理、化学性能与材料的相组成有直接对应关系，如面心立方和体心立方结构的铁有完全不同的磁性；晶态和非晶态合金有着完全不同的力学性能、抗腐蚀性能、磁学性能。
30、什么是物相分析？物相分析包括哪些类内容？物相分析的手段有哪些？它们共同的原理是什么？
答：物相分析：指利用衍射分析的方法探测晶格类型和晶胞常数，确定物质的相结构。内容：材料物相定性分析，定量分析不同物相的组织分布情况。
手段：X射线衍射、电子衍射和中子衍射。
原理：利用电磁波或运动电子束、中子束等与材料内部规则排列的原子作用产生相干散射，获得材料内部原子排列的信息，从而重组出物质的结构。
31、在晶体结构空间点阵中选取单位平行六面体的原则是什么？单位平行六面体总共有多少种？
答：原则：①能同时反映出空间点阵的周期性和对称性；
②在满足条件①的前提下，有尽可能多的直角；
③在满足条件①和②的前提下，体积最小。
32、什么是倒易点阵？什么是倒易空间？倒易点阵的特点是什么？
答：倒易点阵：相对于正空间中的晶体点阵而言的，它是衍射波的方向与强度在空间中的分布。
倒易空间：我们把晶体内部结构称为正空间，而晶体对X射线的衍射被称为倒易空间。
特点：倒易空间并不是客观实在的物理空间，而只是对一个物理空间的一种数学变换表达。
33、倒易点阵中倒易基矢、倒易矢量和阵点的关系是什么？
答：
34、X射线衍射产生的物理原因是什么？
答：X射线与内层电子相互作用后却可以产生相干增强的衍射，具体有三个方面：
（1）电子对X射线的弹性散射。
（2）原子对X射线的散射。
（3）晶体对X射线的相干衍射。
35、电子衍射产生的物理原因是什么？
答：电子衍射是周期性排列的晶体结构对电子发生弹性散射的结果。
36、试推导布拉格方程。
答：Ｐ53.
37、判断X射线与晶体作用发生衍射的X射线方向的方法有哪些？试着说明这些方法是如何确定X射线衍射方向的？并说明这些方法的统一性。
答：方法：（1）布拉格方程（2）厄瓦尔德图解
说明：P53-55
统一性：两种方法本质上是一样的，从不同角度阐述了衍射方向的规律。
38、什么是X射线谱？试说明连续X射线和特征射线产生机理。
答：1、用X射线分光计测量从X射线管中发出的X射线强度，发现其波长不是单一的，而是包含许多不同波长，如果在比较高端管电压下使用X射线管，用X射线分光计测量其中各个波长的X射线的强度，所得X射线强度与波长关系的曲线称之为X射线谱。
2、当X射线管中高速运动的电子和阳极靶碰撞时，产生极大的负加速度，有能量和损耗和一部分分动能以电辐射——X射线释放能量。由于到达阳极的电子数目多，而到达靶的时间和条件不同。多次碰撞，逐步把能量释放为零，产生不同波长的的电磁波。形成连续X 射线。
3、X射线的产生与阳极靶物质的原子结构有关，当管电压达到激发电压时，X射线管阴极发射的电子所具有的动能，足以将阳极的某些电子击出其所属的的电子壳层，迁移到能量较高的外部的壳层。导致原子的中能量升高处于激发状态。这种激发态不稳定，会自发越到内层填补空位，趋于稳定。跃迁时有特征X射线产生。
39、劳埃法中，入射X射线是什么X射线？为什么它与晶体作用能产生衍射？
答：用连续X射线。
每一族晶面仍可以选择性的反射其中满足布拉格方程的特殊波长的X射线，这样不同的晶面族都以不同方向反射不同波长的X射线，从而在空间形成很多衍射线，（他们与底片相遇，就形成许多劳厄斑点。）
40、德拜相机有哪些部分组成？各部分的作用是什么？
答：如图8—11所示。沿着圆筒形相机的直径方向，有一入射光阑与出射光阑，入射X射线经过光阑准直后，照射到式样上，其中一部分穿过式样上，其中一部分穿过式样到达出射光阑，经荧光屏后被铅玻璃吸收。
41、德拜相机中安装底片的方法有哪些？各种方法的特点是什么？如何计算2θ角？
答：1、正装法：X射线从底片接口射入，照射试样后从中心孔穿出，低角的弧线较接近于中心孔，高角的弧线则靠近端部，可观察到Kα双线，θ= 。
2、反装法X射线从底片中心穿孔，照射试样后从中心孔穿出，高角度线条均集中在孔眼附近，故除θ角极高的线条可被光阑遮挡外，几乎全可记录。
3、偏装法：在底片上不对称地开两个孔，X射线先后从这两个孔通过，衍射线条形成围绕进出光孔的两组弧对，此法也有反装法的优点。
42、X射线的衍射强度测量的方法有哪两种？分别在什么情况下使用？
答：1、X射线仪和X射线物相分析法，
2、75页至86页
43、什么是透射电子透射电子显微镜？透射电子显微镜的两种功能分别是什么?说明如何实现对应的两种工作模式？
答：电子透射显微镜是以波长很短的电子束作照明源，用电磁透镜聚焦成像的一种具有高分辨率本领，高放大倍数的电子光学仪器，同时具有两大功能：物相分析和组织分析。物相分析是利用电子和晶体物质作用可以发生衍射的特点，获得物相的衍射花样；而组织分析则是利用电子波遵循阿贝成像原理，可以通过干涉成像的特点，获得各种衬度图像。
44、透射电子显微镜有哪些部分组成？各部分的作用是什么？
答：透射电镜由电子光学系统、真空系统及电源与控制系统三部分组成。
作用：电子光学系统是透射电子显微镜的核心，其他两个系统为电子光学系统顺利工作提供支持。
45、电子透射显微镜中有哪些电磁透镜？说明他们各自的电磁性质。聚焦性质及在电子透射显微镜中的作用。
答：聚光镜，物镜，中间镜，投影镜。
46、电磁透镜有哪几种？他们各自的机构如何？说明电磁透镜的工作原理。
答：有三种电磁透镜：简单电磁透镜，带铁壳的电磁透镜，带有极靴和铁壳的电磁透镜。
a、简单电磁透镜：只有一个线圈，产生非均匀轴对称磁场。
b、带铁壳的电磁透镜：励磁效果较好的电磁透镜将线圈内部开口的铁壳封装起来，可以降低磁通的泄露，同时使开口处的磁场增强。
c、带有极靴和铁壳的电磁透镜：可以使磁场更强，开口的两侧有两个极靴，极靴是由软磁材料制成的中心穿孔的柱体芯子，当电流通过极靴时，极靴被磁化，使磁场线集中在上下极靴间隙附近区域。
原理：F=－eV × B(e为运动电子电荷，V为电子运动速度矢量，B为磁感应强度矢量，F 为洛伦兹力)。
47、透射电子显微镜中电磁透镜产生的像差有哪几种？它们各自形成的原因是什么？分别如何进行消除?
答：像差有几何像差（球差、像散等）和色差
球差是由于电磁透镜的中心区域和边沿区域对电子的会聚能力不同而造成的；为了减少由于球差的存在而引起的散焦斑，可以通过减小球差系数和缩小成像时的孔径半角来实现像散是由透镜磁场的非旋转对称而引起的；透镜磁场不对称，可能是由于极靴内孔不圆、上下极靴的轴线错位、制作极靴的材料材质不均匀以及极靴孔周围局部污染等原因导致的。像散可通过引入一个强度和方向都可以调节的矫正电磁消像散器来矫正
色差是由于入射电子波长（或能量）不同造成的；使用薄试样和小孔径光阑将散射角大的非弹性散射电子挡掉，也可以采取稳定加速电压的方法来有效减小色差。
48、透射电镜中，衬度的定义是什么？按造成像机制分，衬度像分为哪几种？并简要说明其成像机制。
答：所谓衬度是指两个相邻部分的电子束强度差。即：C=(I1－I2)/I2
图像包括：质厚衬度像、衍射衬度像和相位衬度像。产生机制：
a.质厚衬度像：是由于非晶试样中各部分厚度和密度差别导致对入射电子的散射程度不同而产生的衬度。
b.衍射衬度像：是基于晶体薄膜内各部分满足衍射条件的程度不同而形成的衬度。
c.相位衬度像：是通过引入附加相位差，使散射波改变，则透射波与合成波的振幅有较大差别，从而产生相位衬度。
d.原子序数衬度：衬度正比于Z2.。在原子序数衬度中同时包含相位衬度和振幅衬度的贡献。
49、成分与价键分析的目的是什么？成分与价键分析主要使用哪些物理信号?
答：目的是对各种样品进行化学成分的分析。物理信号包括：特征X射线、光电子、俄歇电子、特征能量损失电子。
50、试分别说明特征X射线、俄歇电子、光电子及能量损失电子产生的机制分别是什么?为什么这些信号能用于成分与价键分析？
答：特征X射线：激发态和基态的能量差能够以X射线光子的形式放出，形成特征X射线。由于X射线光子的能量是元素种类的特征信息，而其产率则元素含量相关，根据能谱仪所得的谱图即可实现材料化学成分的定性与定量的分析。
俄歇电子：激发态和基态的能量差能够转移给外层电子，使该外层电子脱离原子核的束缚，成为自由电子发射出去，该电子称为俄歇电子。俄歇电子的动能主要由原子的跃迁种类和跃迁轨道所决定，但元素在样品中所处的化学环境同样会造成电子的结合能微小差异，导致俄歇电子的能量变化，因此根据俄歇电子的动能可以确定元素类型，以及元素的化学环境。
光电子：当一束能量为hv的单色光与原子发生相互作用，而入射光量子的能量大于激发原子某一能级电子的结合能时，此光量子的能量很容易被电子吸收，获得能量的电子便可脱离原子核束缚，并带有一定的动能从内层逸出成为自由电子，这种效应称为光电效应，在光激发下发射的电子，称为光电子。由光电子的发射定律得知相应能级的结合能，来进行元素的鉴别、原子价态的确定以及原子所处的化学环境的探测。
特征能量损失电子：当入射电子与样品原子的核外电子相互作用时，入射电子的部分能量传递给核外电子，使核外电子跃迁到费米能级上的空能级，由于跃迁的终态与费米能级以上的空能级分布有关，而始态与为核外电子的初始能级，因此于万千吸收能量由原子种类决定。并受周围化学环境的影响。检测透过样品的入射电子的能量，并按其损失能量的大小对透射电子进行分类可以的得到能量损失谱，根据能量损失谱进行元素分析。
51、什么是X射线光谱分析？什么是X射线光谱？什么是X射线能谱？
答：（当用X射线、高速电子或其他高能粒子轰击样品时，若试样中各元素的原子受到激发，将处于高能量状态；当它们向低能量状态转变时，将产生特征X射线。）产生的特征X射线按波长或能量展开，所得谱图即为波谱或能谱，从谱图中可辨认元素的特征谱线，并测得它们的强度，据此进行材料的成分分析，这就是X射线光谱分析。
X射线光谱：
X射线能谱：
52、什么是电子探针X射线显微分析？电子探针由哪几部分组成？各部分的作用是什么？答：P132、能使用微小的电子束轰击样品，使样品产生X射线光子，用能谱或波谱仪检测样品表面某一微小区域的化学成分的仪器为电子探针X射线显微分析；
组成部分有：（1）电子光学系统（镜筒）由电子枪发射并经过聚焦的极细的电子束打在样品表面的给定区域，激发产生X射线；
（2）光学系统（显微镜）为了便于选择和确定样品表面上的分析微区，镜筒内装有与电子束同轴的光学显微镜，确保从目镜中观察到微区位置与电子束轰击点精确地重合；
（3）电源系统和真空系统真空系统的作用是建立能确保电子光学系统正常工作，防止样品污染所必须的真空度，一般保持优于10-2Pa的真空度，电源系统由稳压、稳流及相应的安全保护电路所组成；
（4）波谱仪或能谱仪。
53、波谱仪的工作原理是什么？弯曲晶体的聚焦方式有哪两类？它们有哪些不同？
答：P134、工作原理：在电子探针中，X射线是由样品表面以下微米数量级的作用体积重激发出来的额，如果这个体积中的样品是由多种元素组成，则可激发出各个相应元素的特征X 射线。若在样品上放置一块具有适当晶面间距d的晶体，入射X射线的波长、入射角和晶面间距三者符合布拉格方程时，这个特征波长的X射线就会发生强烈的衍射。波谱仪利用晶体衍射把不同波长的X射线分开，故称这种晶体为分光晶体。被激发的特征X射线照射到连续转动的分光晶体上实现分光，即不同波长的X射线将在各自满足布拉格方程的2θ方向上被检测器接收。
弯曲晶体的聚焦方式：有约翰型聚焦法和约翰逊型聚焦法。约翰型聚焦法是将平板晶体弯曲但不加磨制，使其中心部分曲率半径恰好等于聚焦圆之半径；约翰逊型聚焦法是先将
晶体磨制再加以弯曲，使之成为曲率半径等于聚焦圆半径的弯晶，这样的布置可以使A、B、C三点的衍射束正好聚焦在D点。
54、波谱仪的结构有哪两种？各自的工作原理分别是什么？
答：P136、波谱仪的结构有回旋式波谱仪和直进式波谱仪。
a、回旋式波谱仪聚焦圆圆心不移动分光晶体和检测器在聚焦圆的圆周上以1:2的角速度运动，以保证满足布拉格条件。
b、进式波谱仪：分光晶体位置沿直线运动时，晶体本身应产生相应的转动，使不同波长的X射线以不同的角度入射，在满足布拉格条件的情况下，位于聚焦圆上协调滑动的检测器都能接收到经过聚焦的波长不同的衍射线。
55、能谱仪的工作原理是什么？如何应用Si（Li）半导体探测器检测X射线光子的能量？答：P133、工作原理：由X射线发生器发射的连续辐射投射到样品上，使样品发射所含元素的荧光标识X射线和所含物相的衍射线束，这些谱线和衍射线被Si（Li）半导体探测器吸收，进入探测器中被吸收的每一个X射线光子都使硅电离成许多的电子-空穴对，构成一个电流脉冲，经放大器转变成电压脉冲，脉冲高度与被吸收的光子能量成正比。被放大的电压脉冲输至多道脉冲高度分析器，按其脉冲高度分别进入相应的轨道而被储存起来并记录光子数。
56、什么是X射线光电子能谱？其基本原理是什么？
答：定义：
基本原理：（1）光电子的产生；（2）化学位移
57、入射光子的能量一定，哪些情况下光电效应的几率会增大？
答：P142、光电效应的几率与光电效应截面б成正比。所以同一原子中轨道半径越小的壳层或同一壳层中原子序数越大的元素，都会使其光电效应的几率增大。
58、什么是电子结合能？对于孤立的气态原子或分子，以及固态样品，如何得到它们的结合能？
答：P143、电子结合能：将电子从它的量子化能级移到无穷远静止状态时所需要的能量，这个能量等于自由电子的真空能级与电子所在能级的能量差。
对于孤立原子：结合能可理解为把一个束缚电子从所在轨道移到完全脱离核势场束缚并处于最低能级时所需的能量，并假设原子在发生电离时其他电子维持原来的状态。对
固体样品，必须考虑到晶体势场和表面势场对光电子的束缚作用以及样品导电特性所引起的附加项；电子的结合能可以定义为吧电子从所在能级移到费米能级所需的能量。
59、光电子能谱中，什么是化学位移?其产生的原因及规律分别是什么？
答：P144、同种原子处于不同的化学环境的电子结合能的变化，导致在谱线上的位移称为化学位移。
产生的原因：原子价态的变化、原子与不同电负性元素结合等。
规律：分子中某原子的内层电子结合能的化学位移与它结合的原子电负性之和有一定的线性关系；同一元素的随氧化态的增高，内层电子的结合能增加，化学位移增大。60、光电子能谱谱图的一般特点是什么？
答：（1）谱图的横坐标是光电子动能或轨道电子结合能，这表明每条谱线的位置和相应元素原子内层电子的结合能有一一对应的关系。谱图的纵坐标表示单位时间内检测到的光电子数。
（2）谱图中有明显而尖锐的谱峰，由未经非弹性散射的光电子产生的。
（3）谱图中除了Al,C,O的光电子谱峰外，还显示出O的KLL俄歇谱线，Al的价带谱和等离子激元等伴峰结构。
（4）在谱图中有时会看见明显的“噪音”，即谱线不是理想的平滑曲线，而是锯齿般的曲线。
61、光电子能谱峰强度的经验规律是什么？
答：主量子数越大，光电子能谱峰越大；主量子数相同，角量子数越大，光电子能谱峰越大；
62、什么是俄歇电子能谱？俄歇电子如何命名？根据俄歇电子的名称说明一个完整的俄歇过程。
答：俄歇电子能谱：是一种利用高能电子束为激发源的表面科学和材料科学的分析技术。俄歇电子通常用参与俄歇过程的三个能级来命名。如KL1L3，K代表初态空位所在的能级，L1代表能级上的电子填充初态空位，L3代表盖能级上的电子作为俄歇电子发射出去。
63、如何预测俄歇谱线数目？对不同的元素，预测的KLL群的俄歇谱线数目分别是多少？以L-S偶合为例，预测KLL群的俄歇谱线数目。
答：如果知道终态的两个空穴能形成多少个不同的能量状态，那么理论上就可以计算出有多少种能量的俄歇电子由此来推测有多少条俄歇谱线。
64、俄歇电子能谱的表达方式有哪两类？通常使用何种表达方式？为什么？
答：表达方式：微分谱和积分谱通常使用微分谱，微分谱具有很高的信背比，容易识别，可以直接通过微分电路或计算机数字微分获得。
65、对于一个在某一能级上产生空穴的受激原子，其退激过程由哪些过程组成？
答：尚无官方答案。
结构力学复习题 一、单项选择题 1.图示体系为（） 题1图 A.无多余约束的几何不变体系 B.有多余约束的几何不变体系 C.瞬变体系 D.常变体系 2. 图示结构用位移法计算时，其基本未知量数目为( )。 A. 角位移=2, 线位移=2 B. 角位移=4, 线位移=2 C. 角位移=3，线位移=2 D. 角位移=2，线位移=1 3.图示结构AB杆杆端弯矩M BA（设左侧受拉为正）为（） D.－3Pa 题2图题3图 4.在竖向均布荷载作用下，三铰拱的合理轴线为（） A.圆弧线 B.二次抛物线 C.悬链线 D.正弦曲线 5.图示结构DE杆的轴力为（） A.－P/4 B.－P/2 2 6.图示结构，求A、B两点相对线位移时，虚力状态应在两点分别施加的单位力为（） A.竖向反向力 B.水平反向力 C.连线方向反向力 D.反向力偶
题5图题6图 7.位移法解图示结构内力时，取结点1的转角作为Z1，则主系数r11的值为（） 题7图8.图示对称刚架，具有两根对称轴，利用对称性简化后的计算简图为（） A. B. C. D. 题8图 9.计算刚架时，位移法的基本结构是（） A.超静定铰结体系 B.单跨超静定梁的集合体 C.单跨静定梁的集合体 D.静定刚架 10.图示梁在移动荷载作用下，使截面K产生最大弯矩的最不利荷载位置是（） A. B.
C. D. 题10图 11．图示杆件体系为（ ） A ．无多余约束的几何不变体系 B ．有多余约束的几何不变体系 C ．瞬变体系 D ．常变体系 12．图示结构，截面C 的弯矩为（ ） A ．4 2ql B ．2 2ql C ．2ql D ．22ql 题11图 题12图 13．图示刚架，支座A 的反力矩为（ ） A ．2Pl B ．Pl C ．2 3Pl D ．2Pl 14．图示桁架中零杆的数目为(不包括支座链杆)（ ） A ．5 B ．6 C ．7 D ．8 题13图 题14图 15．图示三铰拱，支座A 的水平反力为（ ） A ． B ．1kN C ．2kN D ．3kN 16．图示结构的超静定次数为（ ） A ．2 B ．3 C ．4 D ．5
2 结构的几何组成分析 判断题 几何不变且无多余约束的体系其自由度必定等于零。( ) 体系的自由度小于或等于零是保证体系为几何不可变的必要和充分条件。( ) 三个刚片之间只要用三个铰两两相连，就能构成无多余约束的几何不变体系。( ) 在任何情况下，在几何不变体系上去掉一个二元体，所余体系仍然是几何不变的。( ) 一个点与一个刚片之间用两根链杆相连，则一定构成几何不变体系。( ) 在某些特殊情况下，几何可变体系加上一个二元体后可以变为几何不变体系。( ) 如体系在去掉某个约束后能承受特殊荷载而平衡，说明原体系中该约束为多余约束。( ) 超静定结构中的多余约束是为保持杆件体系的几何不变性而设置的。( ) 超静定结构设置多余约束的目的之一是调整结构的内力分布。( ) 填空题 一个点在平面上有＿＿＿个自由度；一个刚片在平面上有＿＿＿个自由度。 一个平面体系中有两个刚片，用单铰相联，则其自由度为＿＿＿＿。 图示支座简图各相当于几个约束，在各图上标出可能出现的约束反力。
(a)＿＿＿个约束；(b)＿＿＿个约束。 (a) 图示支座简图各相当于几个约束，在各图上标出可能出现的约束反力。 (a)＿＿＿个约束；(b)＿＿＿个约束。 (b) 图示结构一共设置了五个支座链杆，对于保持其几何不变来说有＿＿＿个多余约束，其中第＿＿＿根链杆是必要约束。 在任何情况下，几何可变体系上增加一个二元体后构成的体系总是＿＿＿＿＿＿＿体系。 若两刚片由三根链杆相连构成无多余约束的几何不变体系，则三根链杆的空间位置必须满足＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 指出图示体系的几何组成性质。答案＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 指出图示体系的几何组成性质。答案＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
结构力学科技名词定义 中文名称：结构力学英文名称：structural mechanics 定义：研究工程结构在外来因素作用下的强度、刚度和稳定性的学科。应用学科：水利科技（一级学科）；工程力学、工程结构、建筑材料（二级学科）；工程力学（水利）（二级学科） 《结构力学》是固体力学的一个分支，它主要研究工程结构受力和传力的规律，以及如何进行结构优化的学科。结构力学研究的内容包括结构的组成规则，结构在各种效应（外力，温度效应，施工误差及支座变形等）作用下的响应，包括内力（轴力，剪力，弯矩，扭矩）的计算，位移（线位移，角位移）计算，以及结构在动力荷载作用下的动力响应（自振周期，振型）的计算等。结构力学通常有三种分析的方法：能量法，力法，位移法，由位移法衍生出的矩阵位移法后来发展出有限元法，成为利用计算机进行结构计算的理论基础。 工作任务研究在工程结构（所谓工程结构是指能够承受和传递外载荷的系统，包括杆、板、壳以及它们的组合体，如飞机机身和机翼、桥梁、屋架和承力墙等。）在外载荷作用下的应力、应变和位移等的规律；分析不同形式和不同材料的工程结构，为工程设计提供分析方法和计算公式；确定工程结构承受和传递外力的能力；研究和发展新型工程结构。 观察自然界中的天然结构，如植物的根、茎和叶，动物的骨骼，蛋类的外壳，可以发现它们的强度和刚度不仅与材料有关，而且和它们的造型有密切的关系，很多工程结构就是受到天然结构的启发而创制出来的。结构设计不仅要考虑结构的强度和刚度，还要做到用料省、重量轻．减轻重量对某些工程尤为重要，如减轻飞机的重量就可以使飞机航程远、上升快、速度大、能耗低。 学科体系一般对结构力学可根据其研究性质和对象的不同分为结构静力学、结构动力学、结构稳定理论、结构断裂、疲劳理论和杆系结构理论、薄壁结构理论和整体结构理论等。 结构静力学 结构静力学是结构力学中首先发展起来的分支，它主要研究工程结构在静载荷作用下的弹塑性变形和应力状态，以及结构优化问题。静载荷是指不随时间变化的外加载荷，变化较慢的载荷，也可近似地看作静载荷。结构静力学是结构力学其他分支学科的基础。 结构动力学 结构动力学是研究工程结构在动载荷作用下的响应和性能的分支学科。动载荷是指随时间而改变的载荷。在动载荷作用下，结构内部的应力、应变及位移也必然是时间的函数。由于涉及时间因素，结构动力学的研究内容一般比结构静力学复杂的多。 结构稳定理论 结构稳定理论是研究工程结构稳定性的分支。现代工程中大量使用细长型和薄型结构，如细杆、薄板和薄壳。它们受压时，会在内部应力小于屈服极限的情况下发生失稳(皱损或曲屈)，即结构产生过大的变形，从而降低以至完全丧失承载能力。大变形还会影响结构设计的其他要求，例如影响飞行器的空气动力学性能。结构稳定理论中最重要的内容是确定结构的失稳临界载荷。 结构断裂和疲劳理论 结构断裂和疲劳理论是研究因工程结构内部不可避免地存在裂纹，裂纹会在外载荷作用下扩展而引起断裂破坏，也会在幅值较小的交变载荷作用下扩展而引起疲劳破坏的学科。现在我们对断裂和疲劳的研究历史还不长，还不完善，但断裂和疲劳理论目前得发展很快。
第七章影响线 一判断题 1. 图示梁AB与A0B0，其截面C与C0弯矩影响线和剪力影响线完全相同。（X） 题1图题2图 2. 图示结构Q E影响线的AC段纵标不为零。（X） 3. 图示梁K截面的M K影响线、Q K影响线形状如图a、b所示。 4. 图示梁的M C影响线、Q C影响线形状如图a、b所示。 5. 图示梁的M C影响线、M B影响线形状如图a、b所示。 6. 图示结构M B影响线的AB段纵标为零。 7. 图示梁跨中C截面弯矩影响线的物理意义是荷载P=1作用在截面C的弯矩图形。（X） 8. 用静力法作静定结构某量值的影响线与用机动法作该结构同一量值的影响线是不等价 的。（X） 9. 求某量值影响线方程的方法，与恒载作用下计算该量值的方法在原理上是相同的。（√） 10. 影响线是用于解决活载作用下结构的计算问题，它不能用于恒载作用下的计算。（X） 11. 移动荷载是指大小，指向不变，作用位置不断变化的荷载，所以不是静力荷载。（X） 12. 用静力法作影响线，影响线方程中的变量x代表截面位置的横坐标。（X） 13. 表示单位移动荷载作用下某指定截面的内力变化规律的图形称为内力影响线。（√） 14. 简支梁跨中截面弯矩的影响线与跨中有集中力P时的M图相同。（X） 15. 简支梁跨中C截面剪力影响线在C截面处有突变。（√） 16. 绝对最大弯矩是移动荷载下梁的各截面上最大的弯矩。（√） 17. 静定结构及超静定结构的内力影响线都是由直线组成。（X） 18. 图示结构Q C影响线的CD段为斜直线。 19. 图示结构K断面的剪力影响线如图b所示。（√） 题19图 20. 用机动法作得图a所示Q B左结构影响线如图b。 题20图题21图 21. 图示结构a杆的内力影响线如图b所示 22. 荷载处于某一最不利位置时，按梁内各截面得弯矩值竖标画出得图形，称为简支梁的弯
808 材料力学与结构力学1. 《材料力学》宋子康、蔡文安编，同济大学出版社，2001年6月（第二版）2.《结构力学教程》（Ⅰ、Ⅱ部分），龙驭球、包世华主编，高等教育出版社，2000~2001年3.《结构力学》（上、下册），朱慈勉主编，高等教育出版社，2004年 一、考试范围 I、材料力学必选题(约占50%) 1. 基本概念：变形固体的物性假设，约束、内力、应力，杆件变形的四个基本形式等。 2. 轴向拉、压问题：内力和应力（横截面及斜截面上）的计算，轴向拉伸与压缩时的变形计算，材料的力学性质，塑性材料与脆性材料力学性能的比较，简单超静定桁架，圆筒形薄壁容器等。 3. 应力状态分析：平面问题任意点的应力状态描述，平面问题任意点任一方向应力的求解（包括数解法、图解法），一点的应力状态识别，空间应力分析及一点的大应力，广义虎克定律等。 4. 扭转问题：自由扭转的变形特征，自由扭转杆件的内力计算，扭转变形计算，矩形截面杆的自由扭转，薄壁杆件的自由扭转，简单超静定受扭杆件分析等。 5. 梁的内力、应力、变形：内力（剪力、弯矩）的计算及其内力图的绘制，叠加法作弯矩图的合理运用，梁的正应力和剪应力的计算及其强度条件，梁内一点的应力状态识别，主应力轨迹，平面弯曲的充要条件，梁的变形（挠度、转角）计算，叠加法求梁的变形，梁的刚度校核，简单超静定梁分析等。 6. 强度理论与组合变形：四个常用的强度理论，斜弯曲，拉伸（压缩）与弯曲的组合，扭转与拉压以及扭转与弯曲的组合，拉压及扭转与弯曲的组合，偏心拉、压问题，强度校核等。
II、结构力学必选题(约占40%) 1. 平面体系的几何组成分析及其应用 2. 静定结构受力分析与特性 3. 影响线及其应用 4. 位移计算 5. 超静定结构受力分析与特性（力法、位移法、概念分析等） 6. 结构动力分析（运动方程、频率、振型、阻尼、自由振动、强迫振动、振型分解法等）III、可选题(约占10%，一道材料力学可选题和一道结构力学可选题中必选做一题) 1. 材料力学可选题：能量法：变形能的计算，卡氏第一、第二定理，运用卡氏第二定理解超静定问题等；压杆稳定：细长压杆临界力的计算，欧拉公式的适用范围，压杆稳定的实用计算，简单结构体系的稳定性分析等。 2. 结构力学可选题：变形体的虚功原理；力矩分配法；结构矩阵分析（单元刚度阵、总刚度阵的集成、支座条件的引入和非结点荷载的处理等）。 二、题型 1. 以计算分析题型为主，含基本概念分析、综合概念分析和结构定性分析。 2. 含材料力学-结构力学综合题。
复合材料结构分析总结 说明：整理自Simwe论坛，复合材料版块，原创fea_stud，大家要感谢他呀 目录 1# 复合材料结构分析总结（一）——概述篇 5# 复合材料结构分析总结（二）——建模篇 10# 复合材料结构分析总结（三）——分析篇 13# 复合材料结构分析总结（四）——优化篇 做了一年多的复合材料压力容器的分析工作，也积累了一些分析经验，到了总结的时候了，回想起来，总最初采用I-deas，到MSC.Patran、Nastran，到最后选定Ansys为自己的分析工具，确实有一些东西值得和大家分享，与从事复合材料结构分析的朋友门共同探讨。 （一）概述篇 复合材料是由一种以上具有不同性质的材料构成，其主要优点是具有优异的材料性能，在工程应用中典型的一种复合材料为纤维增强复合材料，这种材料的特性表现为正交各向异性，对于这种材料的模拟，很多的程序都提供了一些处理方法，在I-Deas、Nastran、Ansys中都有相应的处理方法。笔者最初是用I-Deas下建立各项异性材料结合三维实体结构单元来模拟（由于研究对象是厚壁容器，不宜采用壳单元），分析结果还是非常好的，而且I-Deas强大的建模功能，但由于课题要求要进行压力容器的优化分析，而且必须要自己写优化程序，I-Deas的二次开发功能开放性不是很强，所以改为MSC.Patran，Patran 提供了一种非常好的二次开发编程语言PCL（以后在MSC的版中专门给大家贴出这部分内容），采用Patran结合Nastran的分析环境，建立了基于正交各项异性和各项异性两种分析模型，但最终发现，在得到的最后结果中，复合材料层之间的应力结果始终不合理，而模型是没有问题的（因为在I-Deas中，相同的模型结果是合理的），于是最后转向Ansys，刚开始接触Ansys，真有相见恨晚的感觉，丰富的单元库，开放的二次开发环境（APDL 语言），下面就重点写Ansys的内容。 在ANSYS程序中，可以通过各项异性单元（Solid 64）来模拟，另外还专门提供了一类层合单元（Layer Elements）来模拟层合结构（Shell 99, Shell 91, Shell 181, Solid 46 和Solid 191）的复合材料。 采用ANSYS程序对复合材料结构进行处理的主要问题如下： （1）选择单元类型 针对不同的结构和输出结果的要求，选用不同的单元类型。 Shell 99 ——线性结构壳单元，用于较小或中等厚度复合材料板或壳结构，一般长度方向和厚度方向的比值大于10； Shell 91 ——非线性结构壳单元，这种单元支持材料的塑性和大应变行为； Shell 181——有限应变壳单元，这种单元支持几乎所有的包括大应变在内的材料 的非线性行为； Solid 46 ——三维实体结构单元，用于厚度较大的复合材料层合壳或实体结构；
一、单项选择题 1. 图示体系为（ ） 题1图 A. 无多余约束的几何不变体系 B. 有多余约束的几何不变体系 C. 瞬变体系 D. 常变体系 2. 图示结构用位移法计算时，其基本未知量数目为 （ ）。 A. 角位移 =2, 线位移 =2 B. 角位移 =4, 线位移 =2 C. 角位移 =3 ，线位移 =2 D. 角位移 =2 ，线位移 =1 3. 图示结构 AB 杆杆端弯矩 M BA （设左侧受拉为正）为（ ） B. Pa D.－ 3Pa 4. 在竖向均布荷载作用下，三铰拱的合理轴线为（ ） A. 圆弧线 B.二次抛物线 D.正弦曲线 5. 图示结构 DE 杆的轴力为（ ） A. － P/4 B.－ P/2 D.P/2 6. 图示结构，求 A 、B 两点相对线位移时，虚力状态应在两点分别施加的单位力为（ A.竖向反向力 B.水平反向力 C. 连线方向反向力 D. 反向力偶 结构力学复习题 A.2Pa C.3Pa C.悬链线 C.P 题3
7.位移法解图示结构内力时，取结点1 的转角作为 Z 1，则 主系数 A.3 i B.6i C.10i D.12 i 8.图示对称刚架，具有两根对称轴，利用对称性简化后的计 算简图为( A. D. B 题8 图 9.计算刚架时，位移法的基本结 构是( A.超静定铰结体 系 B.单跨超静定梁的集 合体 C.单跨静定梁的集 合体 D.静定刚 架 10.图示梁在移动荷载作用下，使截面K产生最大弯矩的最不利荷载位置是 A. B.
11．图示杆件体系为（ D ．常变体系 12．图示结构，截面 C 的弯矩为（ A ． ql 2 4 A ． Pl B ． Pl C ． 3Pl D ．2Pl 22 14．图示桁架中零杆的数目为 （不包括支座链杆 ） A ．5 D. 题 10 图 A ．无多余约束的几何不变体系 B ．有多余约束的几何不变体系 D ． B ． 1kN C ． 2kN D ． 3kN 16． 图示结构的超静定次数为（ A ． B ． C ． D ． C ．瞬变体系 B ． ） B ． 2q l D ． 题 12 6 ql 2 C ．7 A ． 0.5k N 题 14
历年结构力学试卷试题汇总 一．是非题（将判断结果填入括弧：以O 表示正确，X 表示错误）（本大题分4小题，共 11分） 1 . (本小题 3分) 图示结构中DE 杆的轴力F NDE =F P /3。（x ）. 2 . (本小题 4分) 用力法解超静定结构时，只能采用多余约束力作为基本未知量。 （x ） 3 . (本小题 2分) 力矩分配中的传递系数等于传递弯矩与分配弯矩之比，它与外因无关。（o ） 4 . (本小题 2分) 用位移法解超静定结构时，基本结构超静定次数一定比原结构高。 （o ） 二．选择题（将选中答案的字母填入括弧内）（本大题分5小题，共21分） 1 （本小题6分） 图示结构EI=常数，截面A 右侧的弯矩为：（ A ） A ．2/M ； B ．M ； C ．0； D. )2/(EI M 。 2. （本小题4分） 图示桁架下弦承载，下面画出的杆件内力影响线，此杆件是：（B ） Ａ.ch ; B.ci; C.dj; D .cj . 2
3. (本小题 4分) 图a 结构的最后弯矩图为： A. 图b; B. 图c; C. 图d; D.都不对。（A ） ( a) (b) (c) (d) 4. (本小题 4分) 用图乘法求位移的必要条件之一是： A.单位荷载下的弯矩图为一直线； B.结构可分为等截面直杆段； C.所有杆件EI 为常数且相同； B D.结构必须是静定的。 ( ) 5. （本小题3分） 图示梁A 点的竖向位移为（向下为正）：( C ) Ａ．F P l 3 /(24EI ); B . F P l 3 /(!6EI ); C . 5F P l 3 /(96EI ); D. 5F P l 3 /(48EI ). 三（本大题 5分）对图示体系进行几何组成分析。 F P =1
2019年上海大学考研专业课初试大纲 考试科目：929材料力学与结构力学（专） 一、复习要求： 要求考生熟练掌握材料力学和结构力学的基本概念、基本理论和基本方法，能运用基本理论及方法求解杆件变形和内力、压杆稳定性、动载荷以及相应结构体系的变形及内力分析等问题，并能灵活应用于具体的实际结构（构件），解决相应的结构问题。 二、主要复习内容： （一）杆件拉伸与压缩 轴向拉压的概念、基本假设、横截面上的内力计算和轴力图，直杆拉（压）时横（斜）截面上的应力，材料拉（压）时的力学性质，拉（压）杆的强度条件及应用，杆件拉（压）时的轴向变形，胡克定律。 （二）连接件的实用计算 连接件剪切面和挤压面的确定及剪切和挤压的实用计算。 （三）轴的扭转 扭转的概念，外力偶矩的计算及扭矩图，薄壁圆筒的扭转剪应力，剪应力互等定理和剪切胡克定律，圆轴扭转时横（斜）截面上的剪应力，强度和和刚度条件，扭转破坏试验，扭转静不定问题，其它截面形式轴的扭转计算，扭转静不定问题。 （四）梁的弯曲应力及变形 梁平面弯曲概念及梁的计算简图，梁弯曲时内力的微分关系，刚架及平面曲杆的内力计算，剪力图，弯矩图的绘制，梁纯弯曲和横力弯曲时的正应力、剪应力和强度条件。弯曲中心的概念及确定，梁弯曲挠度的二次积分法及叠加法，刚度条件，静不定梁的求解。 （五）应力状态及强度理论 应力状态及主应力的概念，二向应力状态分析的解析法和应力圆的应用，三向应力状态分析，复杂应力状态下的应变及广义胡克定律，复杂应力状态下的变形能，强度理论的概念，四个经典强度理论及其相当应力，强度理论的应用及其适用范围。 （六）组合变形 组合变形的概念，斜弯曲的计算，轴向拉（压）与弯曲组合变形，偏心拉压，弯曲与扭转组合变形。 （七）能量法 杆件基本变形的变形能，莫尔积分法，余能定理，卡氏第一、二定理，虚功原理等的应用与计算，能量法求解静不定问题，利用对称性简化静不定问题的方法。 （八）压杆的稳定性 压杆稳定性的概念，两端铰支压杆的临界载荷，其它支承条件下压杆的临界力，临界应力总图，压杆的稳定校核。 （九）材料力学性能测试技术 拉伸、压缩试验，扭转试验，弯曲正应力试验，弯扭组合电测试验的设计、测试技术及数据分析。 （十）平面体系的机动分析 平面体系的计算自由度，几何不变体系的简单组成规则，瞬变体系，机动分析，几何构造与静定性的关系。 （十一）静定刚架与平面桁架 单、多跨静定梁，静定平面刚架，根据外荷载直接绘制内力图；结点法、截面法独立求解平面桁架，结点及截面法联合解平面桁架。 （十二）影响线及其应用 精都考研网（专业课精编资料、一对一辅导、视频网课）https://www.doczj.com/doc/6e10368816.html,
. ... . 院（系） 建筑工程系 学号 三 明 学院 姓名 . 密封 线 内 不 要 答 题 密封……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………结构力学试题答案汇总 一、选择题(每小题3分,共18分) 1. 图 示 体 系 的 几 何 组 成 为 ： （ A ） A. 几 何 不 变 ， 无 多 余 联 系 ； B. 几 何 不 变 ， 有 多 余 联 系 ； C. 瞬 变 ； D. 常 变 。 （第1题） （第4题） 2. 静 定 结 构 在 支 座 移 动 时 ， 会 产 生 ： （ C ） A. 力 ； B. 应 力 ； C. 刚 体 位 移 ； D. 变 形 。 3. 在 径 向 均 布 荷 载 作 用 下 ， 三 铰 拱 的 合 理 轴 线 为： （ B ） A ．圆 弧 线 ； B ．抛 物 线 ； C ．悬 链 线 ； D ．正 弦 曲 线 。 4. 图 示 桁 架 的 零 杆 数 目 为 ： （ D ） A. 6； B. 7； C. 8； D. 9。 5. 图 a 结 构 的 最 后 弯 矩 图 为 ： （ A ） A ．图 b ； B ．图 c ； C ．图 d ； D ．都不 对 。 6. 力 法 方 程 是 沿 基 本 未 知 量 方 向 的 ： （ C ） A ．力 的 平 衡 方 程 ； B ．位 移 为 零 方 程 ； C ．位 移 协 调 方 程 ； D ．力 的 平 衡 及 位 移 为 零 方 程 。
. ... . 二、填空题（每题3分,共9分） 1.从 几 何 组 成 上 讲 ， 静 定 和 超 静 定 结 构 都 是___几何不变____ 体 系 ， 前 者___无__多 余 约 束 而 后 者____有___多 余 约 束 。 2. 图 b 是 图 a 结 构 ___B__ 截 面 的 __剪力__ 影 响 线 。 3. 图 示 结 构 AB 杆 B 端 的 转 动 刚 度 为 ___i___, 分 配 系 数 为 ____1/8 ____, 传 递 系 数 为 ___-1__。 三、简答题（每题5分，共10分） 1.静定结构内力分析情况与杆件截面的几何性质、材料物理性质是否相关？ 为什么？ 答：因为静定结构内力可仅由平衡方程求得，因此与杆件截面的几何性质无关， 与材料物理性质也无关。 2.影响线横坐标和纵坐标的物理意义是什么？ 答：横坐标是单位移动荷载作用位置，纵坐标是单位移动荷载作用在此位置时物 理量的影响系数值。 四、计算分析题，写出主要解题步骤(4小题,共63分) 1.作图示体系的几何组成分析（说明理由），并求指定杆1和2的轴力。（本题16分） （本题16分）1.因为w=0 所以本体系为无多约束的几何不变体系。（4分） F N1=- F P （6分）； F N2=P F 3 10（6分）。 2.作 图 示 结 构 的 M 图 。（本题15分）
《结构力学》课程习题集 西南科技大学成人、网络教育学院版权所有 习题 【说明】：本课程《结构力学》（编号为06014）共有单选题,判断题,计算题1,计算题2,计算题3,计算题4,几何构造分析等多种试题类型，其中，本习题集中有[计算题4]等试题类型未进入。 一、单选题 1.弯矩图肯定发生突变的截面是（）。 A.有集中力作用的截面； B.剪力为零的截面； C.荷载为零的截面； D.有集中力偶作用的截面。 2.图示梁中C截面的弯矩是（）。 4m2m 4m A.12kN.m(下拉)； B.3kN.m(上拉)； C.8kN.m(下拉)； D.11kN.m(下拉)。 3.静定结构有变温时，（）。 A.无变形，无位移，无内力； B.有变形，有位移，有内力； C.有变形，有位移，无内力； D.无变形，有位移，无内力。 4.图示桁架a杆的内力是（）。 A.2P； B.－2P； C.3P； D.－3P。 5.图示桁架，各杆EA为常数，除支座链杆外，零杆数为（）。 A.四根； B.二根； C.一根； D.零根。
P a l= a P P P 6 6.图示梁A点的竖向位移为（向下为正）（）。 A.) 24 /( 3EI Pl； B.) 16 /( 3EI Pl； C.) 96 /( 53EI Pl； D.) 48 /( 53EI Pl。 P EI EI A l/l/ 2 22 7.静定结构的内力计算与（）。 A.EI无关； B.EI相对值有关； C.EI绝对值有关； D.E无关，I有关。 8.图示桁架，零杆的数目为：（）。 A.5； B.10； C.15； D.20。 9.图示结构的零杆数目为（）。 A.5； B.6； C.7； D.8。 10.图示两结构及其受力状态，它们的内力符合（）。 A.弯矩相同，剪力不同； B.弯矩相同，轴力不同； C.弯矩不同，剪力相同； D.弯矩不同，轴力不同。
1．图示排架在反对称荷载作用下，杆AB的轴力为：（） ssadaA P / 2；B P ；C 0 ；D －P 。 2xzzx．图示结构M A影响线如图所示，则影响线上纵标y B表示F p=1作用在（） A.A点时，A截面的弯矩 B.A点时，B截面的弯矩 C.B点时，A截面的弯矩 D.B点时，B截面的弯矩 3．图示多跨静定梁的基本部分是（） A AB部分 B BC部分 C CD部分 D DE部分 A B C D E 4sa．悬臂s梁两种状态的弯矩图如图所示，图乘结果是（） A EI l F P 3 3 B EI l F P 3 23 C EI l F P 3 22 D EI l F P 3 4 F P l EI F P l l 5．sa图5sa所示对称结构的等代结构为（） q q 图5 q A q B q q C D 1．sx图示体系为（） A. 几何不变无多余约束 B. 几何不变有多余约束 C. 几何常变 D. 几何瞬变 2．图a结构的最后弯矩图为：( ) A. 图b; B. 图c; C. 图d; D.都不对。 ( a) (b) (c) (d) l l M/4 3M/4 M/4 3M/4 3M/4 M/4 M/8 M/2 EI EI M
3连续梁和M 图如图所示，则支座B 的竖向反力F BV 是( ) A. 1.21(↑) B. 5.07(↑) C. 11.07(↓) D.17.07(↑) 4．xzxzxz 图示梁A 点的竖向位移为（向下为正）：( ) Ａ．F P l 3 /(24EI ); B . F P l 3 /(16EI ); C . 5F P l 3 /(96EI ); D. 5F P l 3 /(48EI ). 5．图 示 结 构 ：（ ） A. ABC 段 有 内 力 ； B. ABC 段 无 内 力 ； C. CDE 段 无 内 力 ； D. 全 梁 无 内 力 。 q A B C D E 2a a a a 1．图1所示结构的弯矩图形状应为（ ） F P A B C D 图1 F P 2．悬臂梁两种状态的弯矩图如图所示，图乘结果是（ ） A EI l F P 33 B EI l F P 323 C EI l F P 322 D EI l F P 34 F P l EI F P l l 3．图5所示对称结构的等代结构为（ ） A l /2 l /2 EI 2EI F P
结构力学复习题 一、填空题。 1、在梁、刚架、拱、桁架四种常见结构中，主要受弯的是和，主要承受轴力的是和。 2、选取结构计算简图时，一般要进行杆件简化、简化、简化和简化。 3、分析平面杆件体系的几何组成常用的规律是两刚片法则、和二元体法则。 4、建筑物中用以支承荷载的骨架部分称为，分为、和三大类。 5、一个简单铰相当于个约束。 6、静定多跨梁包括部分和部分，内力计算从部分开始。 7、刚结点的特点是，各杆件在连接处既无相对也无相对，可以传递和。 8、平面内一根链杆自由运动时的自由度等于。 二、判断改错题。 1、三刚片用三个铰两两相联必成为几何不变体系。（） 2、对静定结构，支座移动或温度改变会产生内力。（） 3、力法的基本体系必须是静定的。（） 4、任何三铰拱的合理拱轴都是二次抛物线。（） 5、图乘法可以用来计算曲杆。（） 6、静定结构的影响线全部都由直线段组成。（） 7、多跨静定梁若附属部分受力，则只有附属部分产生内力。（） 8、功的互等定理成立的条件是小变形和线弹性。（） 9、力法方程中，主系数恒为正，副系数可为正、负或零。（） 三、选择题。 1、图示结构中当改变B点链杆方向（不能通过A铰）时，对该梁的影响是（） A、全部内力没有变化 B、弯矩有变化 C、剪力有变化 D、轴力有变化 2、图示桁架中的零杆为（） A、DC, EC, DE, DF, EF B、DE, DF, EF C、AF, BF, DE, DF, EF D、DC, EC, AF, BF
3、右图所示刚架中A 支座的反力A H 为（ ） A 、P B 、2P - C 、P - D 、2 P 4、右图所示桁架中的零杆为（ A 、CH BI DG ,, B 、DE , C 、AJ BI BG ,, D 、BG CF ,, 5、静定结构因支座移动，（ ）A 、会产生内力，但无位移 B 、会产生位移，但无内力 C 、内力和位移均不会产生 D 、内力和位移均会产生 6A 、θδ=+ a c X B 、θδ=-a c X C 、θδ-=+a c X D 、θδ-=-a c X 7、下图所示平面杆件体系为（ ） A 、几何不变，无多余联系 B 、几何不变，有多余联系 C 、瞬变体系 D 、常变体系
材料力学(mechanics of materials)是研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度、稳定和导致各种材料破坏的极限。材料力学是所有工科学生必修的学科，是设计工业设施必须掌握的知识。 包括两大部分：一部分是材料的力学性能的研究，而且也是固体力学其他分支的计算中必不可缺少的依据；另一部分是对杆件进行力学分析。杆件按受力和变形可分为拉杆、压杆、受弯曲的梁和受扭转的轴等几大类。杆中的内力有轴力、剪力、弯矩和扭矩。杆的变形可分为伸长、缩短、挠曲和扭转。在处理具体的杆件问题时，根据材料性质和变形情况的不同，可将问题分为三类： 线弹性问题。在杆变形很小，而且材料服从胡克定律的前提下,对杆列出的所有方程都是线性方程,相应的问题就称为线性问题。对这类问题可使用叠加原理，即为求杆件在多种外力共同作用下的变形(或内力)，可先分别求出各外力单独作用下杆件的变形(或内力)，然后将这些变形（或内力）叠加，从而得到最终结果。 几何非线性问题。若杆件变形较大，就不能在原有几何形状的基础上分析力的平衡，而应在变形后的几何形状的基础上进行分析。这样，力和变形之间就会出现非线性关系，这类问题称为几何非线性问题。 物理非线性问题。在这类问题中，材料内的变形和内力之间（如应变和应力之间）不满足线性关系，即材料不服从胡克定律。在几何非线性问题和物理非线性问题中，叠加原理失效。解决这类问题可利用卡氏第一定理、克罗蒂－恩盖塞定理或采用单位载荷法等。 结构力学它主要研究工程结构受力和传力的规律，以及如何进行结构优化的学科。结构力学研究的内容包括结构的组成规则，结构在各种效应作用下的响应，这些效应包括外力、温度效应、施工误差、支座变形等。主要是内力——轴力、剪力、弯矩、扭矩的计算，位移——线位移、角位移计算，以及结构在动力荷载作用下的动力响应——自振周期、振型的计算。 一般对结构力学可根据其研究性质和对象的不同分为结构静力学、结构动力学、结构稳定理论、结构断裂、疲劳理论和杆系结构理论、薄壁结构理论和整体结构理论等。 结构静力学是结构力学中首先发展起来的分支，它主要研究工程结构在静载荷作用下的弹塑性变形和应力状态，以及结构优化问题。静载荷是指不随时间变化的外加载荷，变化较慢的载荷，也可近似地看作静载荷。结构静力学是结构力学其他分支学科的基础。 结构动力学是研究工程结构在动载荷作用下的响应和性能的分支学科。动载荷是指随时间而改变的载荷。在动载荷作用下，结构内部的应力、应变及位移也必然是时间的函数。由于涉及时间因素，结构动力学的研究内容一般比结构静力学复杂的多。 结构稳定理论是研究工程结构稳定性的分支。现代工程中大量使用细长型和薄型结构，如细杆、薄板和薄壳。它们受压时，会在内部应力小于屈服极限的情况下发生失稳(皱损或曲屈)，即结构产生过大的变形，从而降低以至完全丧失承载能力。大变形还会影响结构设计的其他要求，例如影响飞行器的空气动力学性能。结构稳定理论中最重要的内容是确定结构的失稳临界载荷。 弹性力学也称弹性理论，主要研究弹性体在外力作用或温度变化等外界因素下所产生的应力、应变和位移，从而解决结构或机械设计中所提出的强度和刚度问题。在研究
发表于2008-4-8 08:32 |只看该作者 【同济土木考研系列四】------【材料力学和结构力 学复习经验】 个人声明： 1、本文仅仅是作者个人学习经验小结，仅供参考，欢迎09年报考同济大学土木工程学院的以！ 2、尊重他人劳动，未经本人和https://www.doczj.com/doc/6e10368816.html,允许，请勿转载！！ 应广大09年报考同济大学土木学院的考生要求，我写了一些《材料力学与结构力学》复习经验，不当之处还请大家谅解，但愿不要因为我的观点而误导了大家。祝大家09考研金榜题名！！ 一、综述 同济《材料力学与结构力学》考试内容由两本书组成，包括材料力学和结构力学，卷面总分是15占30%，试题中可能出现材料力学与结构力学综合题目，根据08年考试题目，结构力学部分应该要难一点，因为结构力学是整个试卷的压轴题目。整个试卷一共就10道计算题，没有选择题和填考大题，有些内容注定不是考试重点，具体我会在下面有介绍。 大家在复试《材料力学与结构力学》之前一定要明确亮点，1、同济的专业课不是那么好考的，我华南理工，东南大学等（我同学有考这些学校的，我就顺便看了看），普遍要比同济专业课简单。之间选择其一考。2、同济专业课固然比较难，但事情都是相对的，对于大家来说都是比较难，这得到的情况，今年同济的专业课均分也就是在100分左右，应该不会超过105分。但是仍然有同学你就放弃同济，那样就太可惜了。只要大家付出了，一定可以获得满意的结构。如果随随便便就能称号也真是枉然了，要想上好的的学校就必须付出更多的辛酸和汗水。 二、材料力学复习 我分章节说说复习要点吧（按照宋子康主编的材料力学课本顺序） 第一章绪论及基本概念 看看了解一下概念就可以，不会出题目的。 第二章轴向拉伸与压缩
材料力学 1.材料力学研究内容 ⑴研究物体在外力作用下的应力、变形和能量，统称为应力分析；研究对象仅限于杆、轴、梁等物体，其几何特征是纵向尺寸远大于横向尺寸，这类物体统称为杆或杆件。 ⑵研究材料在外力和温度作用下所表现出的力学性能和失效行为；研究对象仅限于材料的宏观力学行为，不涉及材料的微观机理。 研究目的设计出杆件或零部件的合理形状和尺寸，以保证它们具有足够的强度、刚度和稳定性。 2.杆件的受力与变形形式 ⑴拉伸或压缩 ⑵剪切 ⑶扭转 ⑷弯曲 ⑸组合受力和变形 拉杆、压杆或柱、轴、梁受力特点 3.材料的基本假定 ⑴各向同性假定 ⑵均匀连续性假定 ⑶平截面假定 4.受力分析方法 ⑴截面法：应用假想截面将弹性体截开，分成两部分，考虑其中任意一部分平衡，从而确定截面上的内力的方法。 弹性体受力、变形的第二特征是变形协调。P9［例题1-1］ 平衡方程+变形协调方程 0x F =∑ 0y F =∑ 0c M =∑ P31［例题2-6］ 5.应力应变相互关系 E σε=、G τγ=
6.轴力与轴力图 正负号规定：拉正，压负。 ⑴确定约束力。 ⑵根据杆件上作用的荷载及约束力确定控制面，也就是轴力图的分段点。 ⑶应用截面法，对截开的部分杆件建立平衡方程，确定控制面上的轴力数值。 ⑷建立N x F -坐标系，将所求得的轴力值标在坐标系中，画出轴力图。 P21［例题2-1］ 7.变形计算 变形N F l l EA ?=± 应变N F l l EA E σ ε?=== 横向变形y x ευε=- υ泊松比 P25［例题2-2］ 8.拉伸与压缩杆件的强度设计 ⑴强度校核 []max σσ≤ ⑵尺寸设计 [][][] max N N F F A A σσσσ≤? ≤?≥ ⑶确定杆件或结构所能承受的许用荷载 [][][][]max N N P F F A F A σσσσ≤? ≤?≤? P28［例题2-4/5］ 9.拉伸与压缩杆件斜截面上的应力 2cos = cos N P x F F A A θθθ θσσθ==
、单项选择题 1?图示体系为（ A. 无多余约束的几何不变体系 B. 有多余约束的几何不变体系 C. 瞬变体系 D. 常变体系 2.图示结构用位移法计算时，其基本未知量数目为（）。 A. 角位移=2,线位移=2 B. 角位移=4,线位移=2 C. 角位移=3，线位移=2 D. 角位移=2，线位移=1 3?图示结构AB杆杆端弯矩 M BA（设左侧受拉为正）为（） B. Pa D. — 3Pa 4?在竖向均布荷载作用下，三铰拱的合理轴线为（） A. 圆弧线 B.二次抛物线 C. 悬链线 5?图示结构DE杆的轴力为（） A. — P/4 C.P D.P/2 6?图示结构，求A、B两点相对线位移时，虚力状态应在两点分别施加的单位力为（A.竖向反向力 B.水平反向力 结构力学复习题 A.2Pa C.3Pa D.正弦曲线 B. —P/2 题1图 题3图
C.连线方向反向力 D.反向力偶
C.单跨静定梁的集合体 10?图示梁在移动荷载作用下，使截面 K 产生最大弯矩的最不利荷载位置是（ .r r r A. B. K 7?位移法解图示结构内力时，取结点 1的转角作为Z i ,则主系数 A.3i B.6i C.IOi D.12i 8?图示对称刚架，具有两根对称轴，利用对称性简化后的计算简图为（ A. C. tTTIlQ ETTin? 6 ' A q Lima A D .￡ ■ 9?计算刚架时，位移法的基本结构是（ A.超静定铰结体系 B.单跨超静定梁的集合体 D.静定刚架 Cr 题8图 B.
11.图示杆件体系为（） A?无多余约束的几何不变体系 C ?瞬变体系 B ?有多余约束的几何不变体系 D ?常变体系 q I I I i ! L I 9 I E J 1 (1) W B 3c D 14?图示桁架中零杆的数目为（不包括支座链杆）（） A . 5 B. 6 C . 7 D . 8 题13图 15 .图示三铰拱，支座 A的水平反力为（ A . 0.5kN C . 2kN 16 .图示结构的超静定次数为（） A . 2 题10图 12. A. 图示结构，截面 ql! 4 C的弯矩为（ q l P l 2 B. Pl C . 3Pl D . 2 Pl 2 2ql 题14图 ) B . 1kN D . 3kN B . 3 题12图
中文名称：结构力学英文名称：structural mechanics 定义：研究工程结构在外来因素作用下的强度、刚度和稳定性的学科。应用学科：水利科技（一级学科）；工程力学、工程结构、建筑材料（二级学科）；工程力学（水利）（二级学科） 《结构力学》是固体力学的一个分支，它主要研究工程结构受力和传力的规律，以及如何进行结构优化的学科。结构力学研究的内容包括结构的组成规则，结构在各种效应（外力，温度效应，施工误差及支座变形等）作用下的响应，包括内力（轴力，剪力，弯矩，扭矩）的计算，位移（线位移，角位移）计算，以及结构在动力荷载作用下的动力响应（自振周期，振型）的计算等。结构力学通常有三种分析的方法：能量法，力法，位移法，由位移法衍生出的矩阵位移法后来发展出有限元法，成为利用计算机进行结构计算的理论基础。 工作任务研究在工程结构（所谓工程结构是指能够承受和传递外载荷的系统，包括杆、板、壳以及它们的组合体，如飞机机身和机翼、桥梁、屋架和承力墙等。）在外载荷作用下的应力、应变和位移等的规律；分析不同形式和不同材料的工程结构，为工程设计提供分析方法和计算公式；确定工程结构承受和传递外力的能力；研究和发展新型工程结构。 观察自然界中的天然结构，如植物的根、茎和叶，动物的骨骼，蛋类的外壳，可以发现它们的强度和刚度不仅与材料有关，而且和它们的造型有密切的关系，很多工程结构就是受到天然结构的启发而创制出来的。结构设计不仅要考虑结构的强度和刚度，还要做到用料省、重量轻．减轻重量对某些工程尤为重要，如减轻飞机的重量就可以使飞机航程远、上升快、速度大、能耗低。 学科体系一般对结构力学可根据其研究性质和对象的不同分为结构静力学、结构动力学、结构稳定理论、结构断裂、疲劳理论和杆系结构理论、薄壁结构理论和整体结构理论等。 结构静力学 结构静力学是结构力学中首先发展起来的分支，它主要研究工程结构在静载荷作用下的弹塑性变形和应力状态，以及结构优化问题。静载荷是指不随时间变化的外加载荷，变化较慢的载荷，也可近似地看作静载荷。结构静力学是结构力学其他分支学科的基础。 结构动力学 结构动力学是研究工程结构在动载荷作用下的响应和性能的分支学科。动载荷是指随时间而改变的载荷。在动载荷作用下，结构内部的应力、应变及位移也必然是时间的函数。由于涉及时间因素，结构动力学的研究内容一般比结构静力学复杂的多。 结构稳定理论 结构稳定理论是研究工程结构稳定性的分支。现代工程中大量使用细长型和薄型结构，如细杆、薄板和薄壳。它们受压时，会在内部应力小于屈服极限的情况下发生失稳(皱损或曲屈)，即结构产生过大的变形，从而降低以至完全丧失承载能力。大变形还会影响结构设计的其他要求，例如影响飞行器的空气动力学性能。结构稳定理论中最重要的内容是确定结构的失稳临界载荷。 结构断裂和疲劳理论 结构断裂和疲劳理论是研究因工程结构内部不可避免地存在裂纹，裂纹会在外载荷作用下扩展而引起断裂破坏，也会在幅值较小的交变载荷作用下扩展而引起疲劳破坏的学科。现在我们对断裂和疲劳的研究历史还不长，还不完善，但断裂和疲劳理论目前得发展很快。 在固体力学领域中，材料力学为结构力学的发展提供了必要的基本知识，弹性力学和塑性力