工程力学基础试卷1
一、概念题（25分）
1、考虑力对刚体作用的效果，力是（）矢量。
A. 滑动；
B.自由；
C.定位；
D.不能确定
2、关于力偶，以下说法中哪个是正确的？（）
A. 组成力偶的两个力大小相等、方向相反，是一对作用力与反作用力
B. 组成力偶的两个力大小相等、方向相反，是平衡力系
C. 力偶对任一点之矩等于力偶矩矢量
D. 力偶在任一坐标轴的投影，等于该力偶矩的大小
3、利用平面一般力系的平衡方程最多可求解几个未知量。（）
C内力为矢量，应力为标量D应力是分布内力的集度
A. 一个
B.二个
C.三个
D.四个
4、内力和应力的关系（）
A内力小与应力B内力等于应力的代数和
5、图示结构为（）
A.静定结构
B.—次超静定结构
C.二次超静定结构
D.三次超静定结构
、已知结构尺寸和受力如图示，设 AB 和CD 杆为刚体，BC 和EF 杆为圆截面杆, 直径均为d 。若已知Fp =39kN ，杆的直径d =25mm ,杆的材料为Q235钢，许用应
三、已知变截面钢轴上的外力偶矩
m
b
=
18
°°N m ，
m ^
1200N m
，剪切弹性模量
G =80
1o 9
pa
，轴的尺寸见图，试求最大切应力
max
和最大相对扭转角'AC
。（ 15 分）
四、绘图示梁的剪力图和弯矩图。（15分）
1
l 2P
,
a
I
L
a
]
五、矩形截面悬臂梁受力如图所示，试计算I — I 截面上ABCD 各点处的正应力，并
力匕 I -160MPa
试校核此结构是否安全。（15分）
—1 -- :
9
3000
750
网 ----- ?
600 3 200 4 --------------
750 r 500 $
指出是拉应力还是压应力。（15分）
六、已知直径为 d =0.1m 的圆杆受力如图， P=50kN , T = 7kN m ，许用正应力 iJOOMPa ，试用第三强度理论校核此杆的强度。（15 分）
参考答案
一、 概念题（25分）
1、A ；
2、C ；
3、C ；
4、D ；
5、B
二、 （15 分）
解：1）由AB 梁的平衡求出BC 杆的轴力
2）由ED 梁的平衡求出EF 杆的轴力
3 ）计算应力
、' M A = 0
3.75F BC -3F P =0
F BC
= g^31.2kN
3. 7 5
' M D = 0
3.8F BC —3.2F EF sin30 =0
F EF
3. 8 31. 2k 17
3. 2 si n 30
4. 1 kN
300
A
T
EF杆的轴力比BC杆的轴力大，因此计算应力大的杆满足强度条件即可
3
F EF4F EF 4 74.1 10 N
-EF
二
d2
二0.025 m
2 2 = 151 106Pa = 151MPa < k ]
三、（15
分）
解：1 ）画扭矩图
最大扭矩值3kNm
2）最大切应力
3kNm 1.2kNm
■ AB max
T max 16T AB16 3 10伽=36.2 106Pa=36.2MPa
AB段: ■
：
d3
二0.0753m3
-BC max
T max 16T BC
BC段: W P
二
d3
16>d 2><103Nm 6
= 48.8 106Pa=48.8MPa
二0.05m3
3 ）最大相对扭转
角
AB段:
BC段:
T AB1 AB32T AB l AB32 3 103 0.75
GI AB
一G二d4_80 10° 二0.0754
T BC 1 BC32T BC l BC
32 1.2 103 0.5
GI BC G d4_80 10° 二0.054
= 0.68 10^ rad
「B
C
'AB
= 0.611 10‘rad 最大切应力为?Bcmax = 48.8MPa，最大相对扭转角■ABmax=
0.68 10^ rad
四、（15
分）
F S
P
+
一
解：1）约束反力F y= P
2）画剪力图和弯矩图
P
五、（15
分）
解：1）弯矩 M =0. 2? = 0. 2 1= 5 0. 3 kN
2）正应力
工程力学基础试卷2
、概念题（25分）
1、作用与反作用定律适用下列哪一种情况（ ）
A.只适用于刚体系统；
B.只适用于刚体;
C.只适用于平衡状态；
D.物体系统
2、F 1、F 2、F 3及F 4是作用在刚体上的平面汇交力系，其力矢量之间有如图的关系,
M 6M 6 0.3 103
W Z
bh-0W^03-111 106
Pa
=
111MPa
=0
My 単 y 「12 °.3 103 °.01 一74 106Pa=-74MPa I Z bh 0.018 0.033
六、（15分） 解：1）内力
F N = P= 50kN
2）校核杆的强度
4
W p
‘4X50X103 "
‘16X7X103 '2 2
二 0.1
二 0.13
= 71.3 10—71.3MPa
；「r3=71. 3 M Pal ；＜丄 1 00M P 安全
合力为F R ,下列哪种情况正确（
）
3、 利用空间力系的平衡方程最多可求解几个未知量。 （ ）
A.四个
B.五个
C.六个
D.八个
4、 圆轴扭转，直径为d ，极惯性矩是（
）。
A Ip=^d 3/16
B lp=^d 3/32
C Ip=^d 4/16
D lp=nd 4/32
5、铸铁梁载荷如图示，横截面为 T 字形，截面放置方式_更为合理。
2
、图示结构由梁DC 、CEA 两构件铰接而成，尺寸和载荷如图。已知：M 二qa ,P=2q a
三、实心圆轴外力偶矩如图示，已知材料
= 100Mpa
, G= 80 109pa , bl = 2 m
d =60mm
，试校核此轴的强度和刚度。（15 分）
1 P
旷
乂
A
Tv ―—
j i
a
1
B A
C
K
” a E .
i
丿M
3
a
a a
求A 、B 处约束反力。（15分）
D
= 2F 4
B.
(a)
(b)
1-1试画出以下各题中圆柱或圆盘的受力图。与其它物体接触处的摩擦力均略去。 解： 1-2 试画出以下各题中AB 杆的受力图。 (a) B (b) (c) (d) A (e) A (a) (b) A (c) A (d) A (e) (c) (a)
解： 1-3 试画出以下各题中AB 梁的受力图。 解： (e) B B (a) B (b) (c) F B (a) (c) F (b) (d) (e) F
1-4 试画出以下各题中指定物体的受力图。 (a) 拱ABCD ；(b) 半拱AB 部分；(c) 踏板AB ；(d) 杠杆AB ；(e) 方板ABCD ；(f) 节点B 。 解： (d) D (e) F Bx (a) (b) (c) (d) D (e) W (f) (a) D (b) B (c) B F D F
1-5 试画出以下各题中指定物体的受力图。 (a) 结点A，结点B；(b) 圆柱A和B及整体；(c) 半拱AB，半拱BC及整体；(d) 杠杆AB，切刀CEF及整体；(e) 秤杆AB，秤盘架BCD及整体。 解：(a) (b) (c) (d) AT F BA F (b) (e)
(c) (d) (e) C A A C ’C D D B
2-2 杆AC 、BC 在C 处铰接，另一端均与墙面铰接，如图所示，F 1和F 2作用在销钉C 上， F 1=445 N ，F 2=535 N ，不计杆重，试求两杆所受的力。 解：(1) 取节点C 为研究对象，画受力图，注意AC 、BC 都为二力杆， (2) 列平衡方程： 1 214 0 sin 60053 0 cos6005207 164 o y AC o x BC AC AC BC F F F F F F F F F N F N =?+-==?--=∴==∑∑ AC 与BC 两杆均受拉。 2-3 水平力F 作用在刚架的B 点，如图所示。如不计刚架重量，试求支座A 和D 处的约束 力。 解：(1) 取整体ABCD 为研究对象，受力分析如图，画封闭的力三角形： (2) F 1 F F D F F A F D
工程力学 静力学与材料力学 (单辉祖 谢传锋 著) 高等教育出版社 课后答案 1-1试画出以下各题中圆柱或圆盘的受力图。与其它物体接触处的摩擦力均略去。 解： 1-2 试画出以下各题中AB 杆的受力图。 (a) B (b) (c) (d) A (e) A (a) (b) A (c) A (d) A (e) (c) (a) (b)
工程力学 静力学与材料力学 (单辉祖 谢传锋 著) 高等教育出版社 课后答案 解： 1-3 试画出以下各题中AB 梁的受力图。 (d) (e) B B (a) B (b) (c) F B (a) (c) F (b) (d) (e)
解： 1-4 试画出以下各题中指定物体的受力图。 (a) 拱ABCD ；(b) 半拱AB 部分；(c) 踏板AB ；(d) 杠杆AB ；(e) 方板ABCD ；(f) 节点B 。 解： (a) F (b) W (c) (d) D (e) F Bx (a) (b) (c) (d) D (e) W (f) (a) D (b) C B (c) B F D
1-5 试画出以下各题中指定物体的受力图。 (a) 结点A ，结点B ；(b) 圆柱A 和B 及整体；(c) 半拱AB ，半拱BC 及整体；(d) 杠杆AB ，切刀CEF 及整体；(e) 秤杆AB ，秤盘架BCD 及整体。 解：(a) (d) F C (e) W B (f) F F BC (c) (d) AT F BA F (b) (e)
(b) (c) (d) (e) F AB F A C A A C ’C D D C’ B
工程力学基础知识 第1篇 静力学 1、平面汇交力系平衡的充要条件是该力系的合力等于零。即： ∑∑==0,0y x F F 2、平面汇交力系简化的依据是平行四边形法则。 3、平面汇交力系可列2个独立方程，求解2个未知量。 4、在平面问题中力对点之矩不仅与力的大小有关而且与矩心位置有关。（方向：绕矩心逆正顺负） 5、合力矩定理：平面汇交力系的合力对于平面内任一点之矩等于所有分力对于该点之矩的代数和。 6、力和力偶是静力学的两个基本要素。 7、平面力偶系的合成结果是一个力偶，汇交力系的合成结果是一个力。（注：力只能与力平衡；力偶只能与力偶平衡） 8、平面力偶系平衡的充要条件是：力偶系中各力偶矩的代数和为零。即 ：∑=0i M 9、平面任意力系简化的依据是力线平移定理。 10、力线平移定理揭示了力与力偶的关系。 11、平面任意力系可列3个独立方程，求解3个未知量。 第2篇 材料力学 1、杆件的四种基本变形：轴向拉伸或压缩、剪切、扭转、弯曲 2、为使杆件能正常工作应满足（三个考虑因素）：强度要求、刚度要求、稳定性要求。
3、材料力学对变形固体所做的四个基本假设：连续性假设、均匀性假设、各向同性假设、小变形假设。 4、求内力的方法为截面法。 轴向拉压部分 5、轴向拉压的受力特点：外力合力的作用线与杆的轴线重合。 轴向拉压的变形特点：杆件产生沿轴线方向的拉伸或压缩。 6、轴向拉压杆横截面上的内力为轴力（符号N F ），该力产生正应 力σ，公式为：A F N =σ，其中A 为横截面面积。 7、圣维南原理：应力分布只在力系作用区域附近有明显差别，在离开力系作用区域较远处，应力分布几乎均匀。 8、低碳钢拉伸的四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形（颈缩）阶段。 9、衡量材料塑性的指标：伸长率和断面收缩率。 10、拉压杆强度计算的三类问题： （1）校核： []σσ≤??? ??=max max A F N （2）设计截面尺寸：A F A N ≥ （3）确定许可荷载：[]A F ?≤σ 11、拉压杆变形：EA Fl l =? 扭转部分 12、扭转时外力偶矩的计算公式：n P M k e 9549 =，其中k P 单位为kw ，n 单位为min r 。 13、扭矩正负号判断：右手定则（具体见教材145页）。
工程力学基础硕士研究生招生业务课考试大纲 1．考试内容 1．考试内容 ①静力学：力对坐标轴的投影，力对点的矩和对轴的矩，力偶，力系的主矢和对某点的主矩，力系的简化，物体的受力分析，力系的平衡条件及其应用，带摩擦的平衡问题。 ②运动学：点的运动方程，点的速度和加速度在直角坐标轴上的投影，刚体平面运动，平面运动刚体的速度瞬心，速度投影定理，点的速度、加速度合成定理。 ③动力学：质点系的质心，刚体的转动惯量，功，质点系的动能，动能定理，机械能守恒定律，质点系的动量，质心运动定理，质心运动的守恒定律，动量守恒定律，质点系对某点的动量矩，质点系对定点的动量矩定理和相对于质心的动量矩定理，动量矩定律。 ④杆件基本变形：杆件变形的基本形式；典型材料轴向拉、压时的力学性能；常用的强度理论；应力应变关系；梁的弯曲。 2．考试要求 ①了解：材料力学性质的实验方法；点的运动描述，刚体的平动、定轴转动和平面运动的描述，力系的简化结果，动力学基本定理及其守恒定律。 ②理解：材料一点处的应力状态，应变状态及应力应变关系，强度理论；刚体平面运动，速度瞬心，绝对运动、相对运动和牵连运动；刚体的平动、定轴转动、平面运动；质点系动能、动量、动量矩。 ③掌握：杆件基本变形；平面运动刚体系统的速度和加速度分析；点的速度，加速度分析；力系平衡问题；质点系动力学基本特征量(动能、动量、动量矩)的计算，动能定理，动量守恒、质心运动守恒和质心运动定理的应用，对定点的动量矩定理、相对于质心的动量矩定理及其守恒定律的应用； 3、考试题型和分值 选择题，简答题，计算题；考试为闭卷笔试，满分150分。 参考书目 "1. 工程力学(上\下册) 2.工程力学学习指导(上\下册) " 高等教育出版:北京理工大学出版社,2003 梅凤翔,周际平,水小平 中国在职研究生招生网官网
《工程力学》第一章静力学基础知识试卷 一、单项选择题 1.光滑面约束的约束反力总是沿接触面的方向,并指向被约束的物体。(2 分) A.任意 B.铅垂 C.公切线 D.公法线 2.约束反力的方向必与的方向相反。(2 分) A.主动力 B.物体被限制运动 C.重力 3.把固定铰链支座的约束反力画成互垂二分力的原因是________。(2 分) A.约束反力原为两个 B.约束反力和合力方向不确定 C.受力分析的规定 4.物体系受力图上一定不能画出(2 分) A.系统外力 B.系统内力 C.主动力和被动力 5.作用有等值、反向、共线二外力的某刚体________状态。(2 分) A.一定处于平衡 B.一定处于不平衡 C.不一定处于平衡 6.图中平衡力是________,作用与反作用力是________。(2 分) A.T与G B.G与T C.T 与T′
7.三个力F1、F2、F3的大小均不等于零,其中F1和F2沿同一作用线,刚体处于( )。(2 分) A.平衡状态力 B.不平衡状态 C.可能平衡,也可能不平衡 8."力"是物体之间相互的________(2 分) A.机械运动 B.机械作用 C.冲击和摩擦 9.限制受力物体运动的物体称为________。(2 分) A.研究对象 B.参考物体 C.刚体 D.约束 10."二力平衡公理"和"力的可传性原理"适于________。(2 分) A.任何物体 B.固体 C.弹性体 D.刚体 E.柔软物体 二、判断题 11.()在一个物体的受力图上,不但应画出全部外力,而且也应画出与之相联系的其他物体。 (2 分) 12.( )由力的平行四边形公理可知,共点二力的合成结果是唯一的;一力分解成二个共点分力的结果也是唯一的。(2 分) 13.( )力的三要素中仅一个或两个变化,力对物体的作用效果不一定改变。(2 分) 14.( )平衡状态是物体特殊的机械运动状态,处于平衡状态下的物体一定相对于参考系统静止。(2 分) 15.( )自然界中并不存在"刚体"这种理想化的力学模型。(2 分) 16.( )二力平衡公理、加减平衡力系公理、力的可传性原理只适用于刚体。(2 分) 17.( )刚体在二力作用下平衡,此二力不一定等值、反向、共线。(2 分) 18.( )活动铰约束的约束反力垂直于支座支承面,方向指向被约束物体。(2 分) 19.( )固定铰链支座约束反力方向不确定,帮常画成互垂二分力,用F x、F y来表示。(2 分) 20.( )凡是处于平衡状态的物体,相对于地球都是静止的。(2 分)
工程力学作业（静力学） 班级 学号 姓名
静力学公理和物体的受力分析 一、是非题 1、在理论力学中只研究力的外效应。（） 2、在平面任意力系中，若其力多边形自行闭合，则力系平衡。（） 3、约束力的方向总是与约束所能阻止的被约束物体的运动方向一致的。（） 4、共面三力若平衡，则该三力必汇交于一点。（） 5、当刚体受三个不平行的力作用时，只要这三个力的作用线汇交于同一点，则该刚体一定处于平衡状态。（） 二、选择题 1、在下述原理，法则、定理中，只适用于刚体的有_______________。 ①二力平衡原理；②力的平行四边形法则； ③加减平衡力系原理；④力的可传性原理； ⑤作用与反作用定理。 2、三力平衡汇交定理所给的条件是_______________。 ①汇交力系平衡的充要条件； ②平面汇交力系平衡的充要条件； ③不平行的三个力平衡的必要条件。
3、人拉车前进时，人拉车的力_______车拉人的力。 ①大于；②等于；③远大于。 三、填空题 1、作用在刚体上的两个力等效的条件是：___________________________。 2、二力平衡和作用反作用定律中的两个力，都是等值、反向、共线的，所不同的是：____________________________________________ ______。 3、书P24，1-8题 4、画出下列各图中A、B两处反力的方向 （包括方位和指向）。 5、在平面约束中，由约束本身的性质就可以确定约束力方位的约束有 ____________________________________ ____，方向不能确定的约束有 ______________________________________ ___ (各写出两种约束)。
工程力学基础试卷1 一、概念题（25分） 1、考虑力对刚体作用的效果，力是（）矢量。 A.滑动； B.自由； C.定位； D.不能确定 2、关于力偶，以下说法中哪个是正确的？（） A. 组成力偶的两个力大小相等、方向相反，是一对作用力与反作用力 B. 组成力偶的两个力大小相等、方向相反，是平衡力系 C. 力偶对任一点之矩等于力偶矩矢量 D. 力偶在任一坐标轴的投影，等于该力偶矩的大小 3、利用平面一般力系的平衡方程最多可求解几个未知量。( ) A.一个 B.二个 C.三个 D.四个 4、力和应力的关系（） A 力小与应力 B 力等于应力的代数和 C 力为矢量，应力为标量 D 应力是分布力的集度 5、图示结构为（） A.静定结构 B.一次超静定结构 C.二次超静定结构 D.三次超静定结构
二、已知结构尺寸和受力如图示，设AB 和CD 杆为刚体，BC 和EF 杆为圆截面杆，直径均为d 。若已知39kN P F =，杆的直径25d mm =，杆的材料为Q235钢，许用应力[]160MPa σ=试校核此结构是否安全。（15分） 三、已知变截面钢轴上的外力偶矩1800b m N m =?，1200c m N m =?，剪切弹性模量 98010Pa G =?，轴的尺寸见图，试求最大切应力max τ和最大相对扭转角AC ?。（15分） 四、绘图示梁的剪力图和弯矩图。（15分） 五、矩形截面悬臂梁受力如图所示，试计算Ⅰ－Ⅰ截面上ABCD 各点处的正应力，并 2P a P a 75 φ50 φb m c m A B C 750 500
指出是拉应力还是压应力。（15分） 六、已知直径为0.1d m =的圆杆受力如图，50kN P =，7kN m T =?，许用正应力 []100MPa σ=，试用第三强度理论校核此杆的强度。（15分） 参 考 答 案 一、概念题（25分） 1、A ； 2 、C ； 3、C ； 4、D ； 5、B 二、（15分） 解：1 ）由AB 梁的平衡求出BC 杆的轴力 0 3.7530A BC P M F F = -=∑ 339kN 31.2kN 3.75BC F ?= = 2）由ED 梁的平衡求出EF 杆的轴力 0 3.8 3.2sin300D BC EF M F F = -=∑ 3.831.2kN 74.1kN 3.2sin 30EF F ?= = 3）计算应力
第一章 静力学基本概念与物体的受力分析 下列习题中，未画出重力的各物体的自重不计，所有接触面均为光滑接触。 1.1 试画出下列各物体（不包括销钉与支座）的受力图。 解：如图 (g) (j) P (a) (e) (f) W W F F A B F D F B F A F A T F B A 1.2画出下列各物体系统中各物体（不包括销钉与支座）以及物体系统整体受力图。 解：如图 F B B (b)
(c) C (d) D C F D (e) A F D (f) F D (g) (h) EO B O E F O (i)
(j) B Y F B X B F X E (k) 1.3铰链支架由两根杆AB、CD和滑轮、绳索等组成，如题1.3图所示。在定滑轮上吊有重为W的物体H。试分别画出定滑轮、杆CD、杆AB和整个支架的受力图。 解：如图 'F D 1.4题1.4图示齿轮传动系统，O1为主动轮，旋转 方向如图所示。试分别画出两齿轮的受力图。 解：
1 o x F 2 o x F 2 o y F o y F F F ' 1.5 结构如题1.5图所示，试画出各个部分的受力图。 解： 第二章 汇交力系 2.1 在刚体的A 点作用有四个平面汇交力。其中F 1＝2kN ，F 2=3kN ，F 3=lkN ， F 4=2.5kN ，方向如题2.1图所示。用解析法求该力系的合成结果。 解 0 0001 423cos30 cos45cos60cos45 1.29Rx F X F F F F KN = =+--=∑ 00001423sin30cos45sin60cos45 2.54Ry F Y F F F F KN ==-+-=∑ 2.85R F KN == 0(,)tan 63.07Ry R Rx F F X arc F ∠== 2.2 题2.2图所示固定环受三条绳的作用，已知F 1＝1kN ，F 2=2kN ，F 3=l.5kN 。求该力系的合成结果。 解：2.2图示可简化为如右图所示 023cos60 2.75Rx F X F F KN ==+=∑ 013sin600.3Ry F Y F F KN ==-=-∑ 2.77R F KN ==
(a) (b) 习题1－1图 第1章 静力学基础 1一1 图a 和b 所示分别为正交坐标系11y Ox 与斜交坐标系22y Ox 。试将同一个力F 分别在两中坐标系中分解和投影，比较两种情形下所得的分力与投影。 解：图（a ）：11 sin cos j i F ααF F += 分力：11 cos i F αF x = ， 11 sin j F αF y = 投影：αcos 1F F x = ， αsin 1F F y = 讨论：?= 90°时，投影与分力的模相等；分力是矢量，投影是代数量。 图（b ）： 分力：22)tan sin cos (i F ?ααF F x ?= ， 22sin sin j F ? α F y = 投影：αcos 2F F x = ， )cos(2α??=F F y 讨论：?≠90°时，投影与分量的模不等。 1一2 试画出图a 和b 两种情形下各构件的受力图，并加以比较。 比较：解a 图与解b 图，两种情形下受力不同，二者的F R D 值大小也不同。 D R 习题1－2b 解图 D R 习题1－2a 解2 图 C 习题1－2a 解1图 (a) (b) 习题1－2图
1一3 试画出图示各构件的受力图。 习题1－3图 B F 习题1－3a 解2 图 B 习题1－3a 解1图 习题1－3b 解1图 F Ay Ax 习题1－3c 解图 A 习题1－3b 解2图 习题1－3d 解1图 习题1－3e 解1图 习题1－3e 解2图
1－4 图a 所示为三角架结构。荷载F 1作用在B 铰上。AB 杆不计自重，BD 杆自重为W ，作用在杆的中点。试画出图b 、c 、d 所示的隔离体的受力图，并加以讨论。 习题1－4图 1 习题1－3f 解1图 F 习题1－3e 解3图 'A 习题1－ 3f 解2图 1 O 习题1－3f 解3图 F F'F 1习题1－4d 解2图 F y B 2 1 习题1－4c 解1图 A A B 1B F Dx y 2B 习题1－4b 解2图 1 习题1－4b 解3图 F y B 2 习题1－4c 解2图 F A B 1B F
eBook 工程力学 （静力学与材料力学） 习题详细解答 （教师用书） (第1章) 范钦珊 唐静静 2006-12-18
(a) (b) 习题1－1图 第1章 静力学基础 1一1 图a 和b 所示分别为正交坐标系11y Ox 与斜交坐标系22y Ox 。试将同一个力F 分别在两中坐标系中分解和投影，比较两种情形下所得的分力与投影。 解：图（a ）：11 sin cos j i F ααF F += 分力：11 cos i F αF x = ， 11 sin j F αF y = 投影：αcos 1F F x = ， αsin 1F F y = 讨论：?= 90°时，投影与分力的模相等；分力是矢量，投影是代数量。 图（b ）： 分力：22)tan sin cos (i F ?ααF F x ?= ， 22sin sin j F ? α F y = 投影：αcos 2F F x = ， )cos(2α??=F F y 讨论：?≠90°时，投影与分量的模不等。 1一2 试画出图a 和b 两种情形下各构件的受力图，并加以比较。 比较：解a 图与解b 图，两种情形下受力不同，二者的F R D 值大小也不同。 D R 习题1－2b 解图 D R 习题1－2a 解2 图 C 习题1－2a 解1图 (a) (b) 习题1－2图
1一3 试画出图示各构件的受力图。 习题1－3图 B F 习题1－3a 解2 图 B 习题1－3a 解1图 习题1－3b 解1图 F Ay Ax 习题1－3c 解图 A 习题1－3b 解2图 习题1－3d 解1图 习题1－3e 解1图 习题1－3e 解2图
《工程力学》练习题 一、填空题： 1、平面汇交力系平衡的充分必要条件是。 2、圆轴扭转时，横截面上各点只有剪应力，其作用线________________,同一半径的圆周上各点剪应力___________________。 3、梁在集中力作用处，剪力Q_______________弯,矩 M。 M 2T 2 4、强度条件W 只适用于。 5、以截面的左侧的外力计算剪力时，向________的外力取正号；向______的外力取负号。若以右侧的外力计算，则外力正负规定与此__________。 X0 m A 0 6、平面任意力系平衡方程，m B0 的附加条件是__________________ m A0 m B0 而m C 的附加条件是 _____________________。 7、梁在集中力偶作用处，剪力 Q______________,弯矩 M。 8、梁某截面的弯矩，若梁在该截面附近弯成________________ , 则弯矩为正；弯成 ________________则弯矩为负。 9、当梁的材料是钢时，应选用 ______________ 的截面形状；若是铸铁，则 应采用 _____________________的截面形状。 10、塑性材料的弯扭组合变形圆轴的强度条件为_____ 11、柔性约束对物体只有沿_________的___________力。 12、铰链约束分为 _________和 _________。 13、平面汇交力系的特点为 。 其平衡的充分必要条件为。 14、力偶是指 。 15、作用于刚体上的力，均可_________到刚体上任一点，但必须同时
工程力学基础复习题B 一、 空心圆轴外力偶矩如图示，已知材料[]100MPa τ=，9 8010 Pa G =?，[]3m θ=， 60mm D =，50mm d =，试校核此轴的强度和刚度。 解：1）画扭矩图 最大扭矩值2kNm 2）最大切应力 ()()3max max 34343 1616210Nm 93.6MPa 10.0510.6m AB P T T W d τπαπ??====-?- 3）最大单位长度扭转角 ()() 3m a x 449244 32180180 32210180 2.68m 180100.0510.6AB AB P T T GI G D θπππαπ???=? =?==-???- []max =93.6MPa <100MPa ττ=，[]max 2.68m 3m θθ=<= ， 安全。 二、 梁受力如图示，求约束反力并画出剪力图和弯矩图。 解：1）约束反力 0,200N 0y By F F =-=∑ ； ()200N By F =↑ 0,200N 4m 150Nm 0B M =?+=∑；()950Nm B M =顺时针 2）画剪力图和弯矩图 2kNm m =3－ S F 200N M 400Nm － 550Nm 950Nm
三、 已知矩形截面梁，高度80m m h =，宽度60m m b =，1m a =，分布载荷 6k N m q =,[]170MPa σ=，试校核梁的强度。 解：1）约束反力 0B M =∑ ； 220A aF aq a Fa -?+=；1 2A F qa = ； 0A M =∑ ； 2230B aF aq a aF -?-=； 5 2 B F qa =; 2）画剪力图和弯矩图 3）危险截面在B 处，23261016kN m B M qa ==??=? 236max 22266661093.810Pa =93.8MPa 0.060.08 z M M qa W bh bh σ???=====?? []m a x 93.8M P a <100M P a σσ== 安全。 四、 直角折杆AD 放置水平面内，A 端固定，D 端自由。已知折杆直径0.1m d =受力如图， 15kN F =、210kN F =、3kN P =，[]120MPa σ=，试用第三强度理论校核此杆 的强度。 10kN z =+ － 12 qa 32 qa qa 218 qa 2 qa ＋ －
第四章习题 4-1 已知F1=60N，F2=80N，F3=150N，m=，转向为逆时针，θ=30°图中距离单位为m。试求图中力系向O点简化结果及最终结果。 4-2 已知物体所受力系如图所示，F=10Kn，m=，转向如图。 （a）若选择x轴上B点为简化中心，其主矩L B=，转向为顺时针，试求B点的位置及主矢R’。 （b）若选择CD线上E点为简化中心，其主矩L E=，转向为顺时针，α=45°，试求位于CD直线上的E点的位置及主矢R’。 4-3 试求下列各梁或刚架的支座反力。 解： （a）受力如图 由∑M A=0 F RB?3a-Psin30°?2a-Q?a=0 ∴FRB=（P+Q）/3 由∑x=0 F Ax-Pcos30°=0
∴F Ax=P 由∑Y=0 F Ay+F RB-Q-Psin30°=0 ∴F Ay=（4Q+P）/6 4-4 高炉上料的斜桥，其支承情况可简化为如图所示，设A 和B为固定铰，D为中间铰，料车对斜桥的总压力为Q，斜桥（连同轨道）重为W，立柱BD质量不计，几何尺寸如图示，试求A 和B的支座反力。 4-5 齿轮减速箱重W=500N，输入轴受一力偶作用，其力偶矩m1=，输出轴受另一力偶作用，其力偶矩m2=，转向如图所示。试计算齿轮减速箱A和B两端螺栓和地面所受的力。 4-6 试求下列各梁的支座反力。 (a) (b) 4-7 各刚架的载荷和尺寸如图所示，图c中m2＞m1，试求刚架的各支座反力。
4-8 图示热风炉高h=40m，重W=4000kN，所受风压力可以简化为梯形分布力，如图所示，q1=500kN/m，q2=m。可将地基抽象化为固顶端约束，试求地基对热风炉的反力。 4-9 起重机简图如图所示，已知P、Q、a、b及c，求向心轴承A及向心推力轴承B的反力。 4-10 构架几何尺寸如图所示，R=0.2m，P=1kN。E为中间铰，求向心轴承A的反力、向心推力轴承B的反力及销钉C对杆ECD 的反力。 4-11 图示为连续铸锭装置中的钢坯矫直辊。钢坯对矫直辊的作用力为一沿辊长分布的均布力q，已知q=1kN/mm，坯宽1.25m。试求轴承A和B的反力。 4-12 立式压缩机曲轴的曲柄EH转到垂直向上的位置时，连杆作用于曲柄上的力P最大。现已知P=40kN，飞轮重W=4kN。求这时轴承A和B的反力。 4-13 汽车式起重机中，车重W1=26kN，起重臂ＣＤＥ重Ｇ＝４.５kN，起重机旋转及固定部分重Ｗ2＝３１kN，作用线通过Ｂ
土木工程力学基础（120） 一、填空题（共30 分，每空 1 分）） 1．约束力的方向总是与约束所能阻止的物体的运动趋势的方向。 2．柔体约束的约束特点是只能承受，不能承受。 3．当力与坐标轴垂直时，则力在该坐标轴上的投影为。 4．通常规定转向的力矩为正值；转向的力矩为负值。 5．力的作用线通过矩心时，力矩为。 6．作用在刚体上的力可沿其作用线任意移动，而力对刚体的运动效果。 7．力的 ________、 _________、 _________称为力的三要素，所以说力是________量。 8．固定端既限制物体的__________，又限制物体的 ________。 9．画受力图时，必须根据_______________画约束力。 10．力是物体间 ________，力使物体的 ________发生变化，或者使物体产生__________ 。11．均布线载荷是指沿构件 ___________方向且在各处大小 __________的分布载荷。 12．物体的平衡状态，是指物体相对于地球____________或做 ____________的状态。 13．水平地面上放着一桶重量为260N 的水，某同学用 140N 的力竖直向上提水桶，这时水桶受到的合力是 _________，地面受到的压力为__________。 14．常见的约束有：、、、链杆、、、七种。 二、判断题 (共 15 分，每题 1 分 ) （） 1. 物体的平衡是绝对的平衡。 （） 2. 用扳手拧紧螺母时，用力越大，螺母就越容易拧紧。 （） 3. 力的合成、分解都可用平行四边形法则。 （） 4. 当矩心的位置改变时，会使一个力的力矩大小和正负都可能发生变化。 （） 5. 光滑接触面的约束力方向是沿接触面法线方向而指向物体。 （） 6. 作用于一点上的两个或两个以上的力可以合成作用于一点的一个力。 （） 7. 固定铰链支座的约束力方向一般是固定的。 （） 8. 力的平衡条件是：大小相等，方向相反，作用在同一物体上。 （） 9. 加减平衡力系公理和力的可传性原理适用于任何物体。 （） 10. 力在轴上的投影等于零，则该力一定与该轴平行。 （） 11. 力对物体的作用只能使物体移动，不能使物体转动。 （） 12. 对于二力杆，因为作用的两个力位于同一直线上，所以必须是直杆。 （） 13. 主动力撤消后约束力也就消失。 （） 14. 合力一定大于分力。 （） 15. 链杆必定是二力杆。 三、选择题（共 30 分，每小题 3 分） 1．力和物体的关系是（）。 A 、力不能脱离物体而独立存在B、一般情况下力不能脱离物体而独立存在 C、力可以脱离物体而独立存在 2．静止在水平地面上的物体受到重力G 和支持力 F 的作用，物体对地面的压力为F，则以下 N 法中正确的是（）。 A 、 F 和 F 是一对平衡力B、 G 和 F 是一对作用力和反作用力 N N C、 F 和 F 的性质相同，都是弹力 D、 G 和 F 是一对平衡力 N N 3．一个力矩的矩心位置发生改变，一定会使（）。 A 、力矩的大小改变，正负不变B、力矩的大小和正负都可能改变 C、力矩的大小不变，正负改变 D、力矩的大小和正负都不改变 4．一力对某点的力矩不为零的条件是（）。 A 、作用力不等于零B、力的作用线不通过矩心 C、作用力和力臂均不为零 5．作用在同一物体上的两个力，若其大小相等，方向相反，则它们（）。 A 只能是一对平衡力B只能是一个力偶 C可能是一对平衡力或一个力偶D可能是一对作用力和反作用力 6．属于力矩作用的是（）。 A 用丝锥攻螺纹B双手握方向盘C用起子扭螺钉D用扳手拧螺母 7．将一个己知力分解成两个分力时，下列说法正确的是（） A至少有一个分力小于己知力 B分力不可能与己知力垂直 C若己知两个分力的方向，则这两个分力的大小就唯一确定了 D若己知一个分力的方向和另一个分力的大小，则这两个分力的大小一定有两组值 8．作用在刚体上的平衡力系，如果作用在变形体上，则变形体（） A. 一定平衡 B.一定不平衡 C.不一定平衡 D.一定有合力 9．下列约束力的作用线可以确定的是（） A. 圆柱铰链 B. 链杆约束 C.固定端支座 D. 固定铰支座 10．作用于同一点的两个力，大小分别为14KN 和 25KN ，则其合力大小可能是（） A. 8KN B. 10Kn C. 18KN D. 40KN 四、简答题（每题 5 分，共 15 分） 1．作用力与反作用力也是等值反向的，而二力平衡条件中的两个力也是等值反向的，试问二者何区别？（ 5 分） 1
工程力学课后答案 1-1试画出以下各题中圆柱或圆盘的受力图。与其它物体接触处的摩擦力均略去。 解： 1-2 试画出以下各题中AB 杆的受力图。 (a) B (b) (c) (d) A (e) A (a) (b) A (c) A (d) A (e) (c) (a) (b)
解： 1-3 试画出以下各题中AB 梁的受力图。 (d) (e) B B (a) B (b) (c) F B (a) (c) F (b) (d) (e)
解： 1-4 试画出以下各题中指定物体的受力图。 (a) 拱ABCD ；(b) 半拱AB 部分；(c) 踏板AB ；(d) 杠杆AB ；(e) 方板ABCD ；(f) 节点B 。 解： (a) F (b) W (c) (d) D (e) F Bx (a) (b) (c) (d) D (e) W (f) (a) D (b) B (c) B F D
1-5 试画出以下各题中指定物体的受力图。 (a) 结点A ，结点B ；(b) 圆柱A 和B 及整体；(c) 半拱AB ，半拱BC 及整体；(d) 杠杆AB ，切刀CEF 及整体；(e) 秤杆AB ，秤盘架BCD 及整体。 解：(a) (d) F C (e) W B (f) F F BC (c) (d) AT F BA F (b) (e)
(b) (c) (d) (e) F AB F A C A A C ’C D D B
2-2 杆AC 、BC 在C 处铰接，另一端均与墙面铰接，如图所示，F 1和F 2作用在销钉C 上， F 1=445 N ，F 2=535 N ，不计杆重，试求两杆所受的力。 解：(1) 取节点C 为研究对象，画受力图，注意AC 、BC 都为二力杆， (2) 列平衡方程： 1 214 0 sin 60053 0 cos6005207 164 o y AC o x BC AC AC BC F F F F F F F F F N F N =?+-==?--=∴==∑∑ AC 与BC 两杆均受拉。 2-3 水平力F 作用在刚架的B 点，如图所示。如不计刚架重量，试求支座A 和D 处的约束 力。 解：(1) 取整体ABCD 为研究对象，受力分析如图，画封闭的力三角形： (2) F 1 F F D F F A F D
第五章习题 5-1 重为W=100N，与水平面间的摩擦因数f=0.3，（a）问当水平力P=10N时，物体受多大的摩擦力，（b）当P=30N时，物体受多大的摩擦力？（c）当P=50N时，物体受多大的摩擦力？ 5-2 判断下列图中两物体能否平衡?并问这两个物体所受的摩擦力的大小和方向。已知： （a）物体重Ｗ=1000N，拉力P=200N，f=0.3； （b）物体重Ｗ=200N，拉力P=500N，f=0.3。 5-3 重为Ｗ的物体放在倾角为α的斜面上，物体与斜面间的摩擦角为ρ，且α＞ρ。如在物体上作用一力Ｑ，此力与斜面平行。试求能使物体保持平衡的力Qde 最大值和最小值。 5-4 在轴上作用一力偶，其力偶矩为m=-1000N.m，有一半径为r=25cm的制动轮装在轴上，制动轮与制动块间的摩擦因数f=0.25。试问制动时，制动块对制动轮的压力N至少应为多大？
5-5 两物块Ａ和Ｂ重叠放在粗糙的水平面上，在上面的物块Ａ的顶上作用一斜向的力Ｐ。已知：Ａ重1000N，B重2000N，A与B之间的摩擦因数f1=0.5，B与地面之间的摩擦因数f2=0.2。问当P=600N时，是物块A相对物块B运动呢？还是Ａ、Ｂ物块一起相对地面Ｃ运动？ 5-6 一夹板锤重500N，靠两滚轮与锤杆间的摩擦力提起。已知摩擦因数f=0.4，试问当锤匀速上升时，每边应加正应力（或法向反力）为若干？
5-7 尖劈顶重装置如图所示，重块与尖劈间的摩擦因数f（其他有滚珠处表示光滑）。求： （1）顶住重物所需Ｑ之值（Ｐ、α已知）； （２）使重物不向上滑动所需Ｑ。 注：在地质上按板块理论，太平洋板块向亚洲大陆斜插下去，在计算太平洋板块所需 的力时，可取图示模型。解：取整体∑F y =0 F NA -P=0 ∴F NA =P 当F＜Q 1 时锲块A向右运动，图（b）力三角形如图（d） 当F＞Q 2 时锲块A向左运动，图（c）力三角形如图（e） 5-8 图示为轧机的两个压辊，其直径均为d=50cm，两棍间的间隙a=0.5cm，两轧辊转动方向相反，如图上箭头所示。已知烧红的钢板与轧辊之间的摩擦因数为f=0.1，轧制时靠摩擦力将钢板带入轧辊。试问能轧制钢板的最大厚度b是多少?
工程力学基础复习题 一、 空心圆轴外力偶矩如图示，已知材料[]100MPa τ=，9 8010 Pa G =?，[]3m θ=o ， 60mm D =，50mm d =，试校核此轴的强度和刚度。 解：1）画扭矩图 最大扭矩值2kNm 2）最大切应力 ()()3max max 34343 1616210Nm 93.6MPa 10.0510.6m AB P T T W d τπαπ??====-?- 3）最大单位长度扭转角 ()() 3max 4492443218018032210180 2.68180100.0510.6AB AB P T T GI G D θπππαπ???=?=?==-???-o []max =93.6MPa <100MPa ττ=，[]max 2.68m 3m θθ=<=o o ， 安全。 二、 梁受力如图示，求约束反力并画出剪力图和弯矩图。 解：1）约束反力 0,200N 0y By F F =-=∑ ； ()200N By F =↑ 0,200N 4m 150Nm 0B M =?+=∑；()950Nm B M =顺时针 2）画剪力图和弯矩图 2kNm m =3－ S F 200N M 400Nm － 550Nm 950Nm
三、 已知矩形截面梁，高度80mm h =，宽度60mm b =，1m a =，分布载荷 6kN m q =,[]170MPa σ=，试校核梁的强度。 解：1）约束反力 0B M =∑ ； 220A aF aq a Fa -?+=；1 2A F qa =； 0A M =∑ ； 2230B aF aq a aF -?-=； 5 2 B F qa =; 2）画剪力图和弯矩图 3）危险截面在B 处，232 61016kN m B M qa ==??=? 236max 22266661093.810Pa =93.8MPa 0.060.08 z M M qa W bh bh σ???=====?? []max 93.8MPa <100MPa σσ== 安全。 四、 直角折杆AD 放置水平面内，A 端固定，D 端自由。已知折杆直径0.1m d =受力如图， 15kN F =、210kN F =、3kN P =，[]120MPa σ=，试用第三强度理论校核此杆 的强度。 10kN z =+ － 12 qa 32 qa qa 218 qa 2 qa ＋ －
授课章节名称： 第一章静力学基础知识 第一节静力学基本概念 第二节静力学基本公理 教学目的： 1、明确课程的内容、任务及其要求 2、能叙述力、刚体的概念及静力学基本公理 3、了解工程力学在工程中的应用 教学重点：桥梁、隧道、公路工程中的力学知识案例分析 教学难点：静力学基本公理及刚体、平衡、力、力系、荷载的概念 教学方法：讲解；观察讨论法 教学手段：板书 作业：习题集1-1 1-2 1-3 教案实施效果追记： 课题引入（时间：5分钟） 1、你关注过公路、桥梁、隧道工程建设吗？你知道G107这个道路标号里面里的1代表着什么意思吗？你知道桥梁可以分为哪些种类吗？ 2、你通常是从何种渠道获取与所学专业有关的工程建设信息的？（报刊、杂志、电视、教材、专业书籍等） 讲授新内容 一、工程力学课程（时间：45分钟） 1、工程力学的任务 研究工程构件及构件之间的作用力及承载能力，为工程设计提供理论依据和计算方法。 承载能力：指强度、刚度、稳定性。 2、学习要求： 1）听课：主要是听，注重基本概念和基本方法，掌握解题思路。 2）作业：要求按时、独立完成。 3）课时安排：静力学20 学时材料力学40 学时。 要求读得懂、记得住、说得清、做得对、算得快、写得好。要在学习中培养自己良好的学习习惯，独立分析问题和解决问题的能力。 3、几个基本概念： 1）刚体——指在外力作用下，其形状和大小保持不变的物体。 这种假设将物体抽象成一个理想模型，使问题的研究大大简化，且在主要方面是符合实际的。忽略了与平衡问题无关或关系较少的因素，使所讨论的问题简化。 2）变形固体；弹性变形；塑性变形 3）变形固体的基本假设：均匀连续性假设；各向同性假设；小变形假设 工程力学的基本任务：静力分析和计算承载能力。 4）平衡——物体处于静止或匀速直线运动的状态。 5）强度——构件抵抗破坏的能力； 6）刚度——构件抵抗变形的能力； 7）稳定性——细长杆件保持其原有直线平衡状态的能力。
(a) (b) 习题1-1图 (a) (b) 习题1－2图 D R (a-1) C (a-2) D R (a-3) (b-1) 1－1 图a 、b 所示，Ox 1y 1与Ox 2y 2分别为正交与斜交坐标系。试将同一方F 分别对两坐标系进行分解和投影，并比较分力与力的投影。 解：（a ），图（c ）：11 s i n c o s j i F ααF F += 分力：11 cos i F αF x = ， 11 s i n j F αF y = 投影：αcos 1F F x = ， αs i n 1F F y = 讨论：?= 90°时，投影与分力的模相等；分力是矢量，投影是代数量。 （b ），图（d ）： 分力：22)tan sin cos (i F ?ααF F x -= ，22sin sin j F ?α F y = 投影：αcos 2F F x = ， )cos(2α?-=F F y 讨论：?≠90°时，投影与分量的模不等。 1－2 试画出图a 、b 比较：图（a-1）与图（b-1）不同，因两者之F R D 值大小也不同。 1－3 试画出图示各物体的受力图。 （ c ） 2 2x （d ）
习题1－4图 习题1－3图 1－4 图a 所示为三角架结构。力F 1作用在 B 铰上。杆AB 不计自重，杆BD 杆自重为W 。试画出图b 、c 、 d 所示的隔离体的受力图，并加以讨论。 或(a-2) B (a-1) (b-1) F (c-1) 或(b-2) (e-1) (f-1) ' A (f-2) 1O (f-3)
Ax F ' (b-3) E D (a-3) 习题1－5图 B (b-2) (b-1) Ax F 1－5 试画出图示结构中各杆的受力图。 F F'F 1 (d-2) y B 2 1 F (b-2) (b-3) F y B 2 F A B 1B F