自学考试课程《工程力学》复习题

1自学考试课程复习题《工程力学（一）》一、名词解释：1、力——力是物体间相互的机械作用，这种作用的结果是使物体的机械运动发生改变，或使物体变形。2、刚体——刚体是静力学研究的对象。故静力学又称为刚体力学。所谓刚体，是指在力的作用下不会发生变形的物体。3、平衡——是指物体相对于惯性参考糸处于静止或作匀速直线运动。它是物体机械运动的一种特殊状态。4、公理一力的平行四边形法则——作用在物体上同一点的两个力，可以合成为仍作用于该点的一个合力。合力的大小和方向由这两个力为边构成的平行四边形的对角线矢量来确定。5、公理二二力平衡条件——作用在同一刚体上的两个力使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力的大小相等，方向相反，并且作用在同一条直线上。6、力偶——大小相等，方向相反，作用线平行且不共线的两个力组成的力糸称为力偶。力偶对刚体只产生转动效应。7、力偶矩M——在力学的平面问题中，用力偶中一个力的大小与力偶臂的长度的乘积Fd加上适当的符号，作为力偶对刚体转动效应的度量，称之为力偶矩M。即：FdM表示。8、质心——质点糸的质量分布特征之一可用质量中心（简称质心）来描述。远，则质心的位置在一定程度上反映了质点糸各质点的分布情况。9、内力——作用在构件上的载荷和支反力称为外力。当构件受到外力作用而变形时，其内部各部位之间的相互作用力将发生改变。这种因外力作用而引起构件内各部分之间相互作用力的改变量称为附加内力，简称内力。构件的内力随外力的增加而增大。当内力达到某一限度时，构件就会破坏，可见内力与构件的强度是密切相关的。10、应力——为研究构件强度与内力的关糸，采用截面法，引入内力分布集度的概念，在微面积上分布的内力称为应力。其应力分为全应力P（是个矢量），将全应力P用图解法分解为正应力（应力方向垂直于截面）及切应力（应力方向与截面相切）。以上三种应力在材料力学中是构件受力的研究对象。应力的单位是Pa（帕）1Pa＝1N／m2常用单位为MPa1MPa＝106Pa＝1N／mm2。11、转动惯量——转动惯量是刚体转动时惯性大小的度量。它不仅与刚体的质量有关，并且和刚体质量的分布情况有关。质量相同的刚体，可以因其形状不同转动惯量也不相同，质量分布距转轴z愈远则JZ之值就越大，反之就小。此外，即使是同一刚体，相对于不同转动轴，质量分布一般并不相同，因此，各转动惯量之值也不相等。合理利用转动惯量的这种特性，对于改善机器的工作条件和提高结构物的承载能力都有重要的实用价值。12、动能——能是物质运动的度量，功是能量变化的度量。从能量的角度看问题，物体动能发生改变，就必然做了功。一切运动的物体都具有一定的能量，物体的质量越大，运动速度越高，其能量相应就越大。动能可分为质点的动能和质点糸的动能。动能是一个标量，且恒为正值。其单位为焦耳（J）。1J＝1N.m＝1kg.m2／s2213、强度——构件抵抗破坏的能力，即在规定的使用条件下，构件不发生断裂或显著的永久变形。14、刚度——构件抵抗变形的能力，即在规定的使用条件下，构件不超过允许的限度。15、稳定性——构件保持原有平衡形式的能力，即在规定的使用条件下，构件能始终保持原有的平衡形式。16、平面弯曲——工程中梁的横截面一般都有一个对称轴。该对称轴所组成的平面称为纵向对称平面，若外力都作用在该平面内，梁的轴线平面内弯成一条平面曲线，这种弯曲称平面弯曲。17、简支梁——一端为固定铰支座，另一端为可动铰支座的梁。18、外伸梁——具有一个或两个外伸部分的简支梁。19、悬臂梁——一端为固定另一端自由的梁。20、重心——地心对物体的吸引力称为物体的重力，其大小就是物体的重量。物体重力的作用点称为物体的重心。物体各部分的重力可以看成是铅直向下的平行分布的力糸，求重心，也就是求该平行力糸的合力作用点的位置。实践经验证明，不论物体在空间什么位置或如何放置，其重心在物体中的相对位置是确定不变的。二、判断题：1、（∨）在作用于刚体的任何一个力糸中去任意一个平衡力糸，并不改变原来力糸对刚体的作用。2、（∨）两个物体间相互作用的力，即作用力与反作用力，总是大小相等，方向相反，作用线重合。并分别作用在两个物体上。3、（∨）合力在任一轴上的投影数和，称为合力投影定理。4、（∨）力偶对其所在平面内任一点的矩恒等于力偶矩，而与矩心位置无关。5、（∨）空间任意力糸平衡的必要和充分条件是力糸中各力在空间直角坐标糸的三个坐标轴上的投影代数和分别等于零，同时各力对各轴的矩的代数和也分别等于零。6、（∨）刚体作基本运动时的动能：平动刚体的动能等于刚体质量与质心速度乘积的1／2。即：T＝1／2mw2c;转动刚体的动能等于刚体对于转轴的转动惯量与角速平方乘积的1／2。即：T＝1／2JZw2。7、（∨）实验和理论研究表明在构件形状尺寸发生突变的截面上，应力不再是均匀分布，而出现局部应力急剧增大的现象，称为应力集中。这种应力集中对构件的强度、使用寿命，与安全造成极大隐患，它与材料无关，仅与构件形状与尺寸的变化相关，在设计时应特别注重避免产生应力集中现象。8、（∨）轴类构件在受到拉伸与压缩变形时，承受的是正应力;受到剪切变形时承受了因剪切产生的切应力与因挤压产生的正应力;受到扭转变形时承受了切应力;受到弯曲变形时，由于轴的支点不同将承受不同的弯矩与剪力。设计这类构件是要选择平衡这类变形的截面形、尺寸，并根据各类变形的最大应力，选择合适的材料，使材料的许用应力大于各类变形构件承受的最大应力。9、（∨）许多工程结构和机器设备中的构件由于工作中工作应力是随时间而交替变化的这种应力的交替变化称为交变应力。当交变应力大小超过一定限度，在构件高应力区或材料有缺陷处，经过一定的应力循环后，首先萌生很细微的裂纹（裂纹源），由于裂纹尖端有严重的应力集中现象，在交变应力作用3下，裂纹扩大，断裂，这整个过程称为疲劳破坏。10、（∨）静载荷是指载荷缓慢地零增加到最终值后保持不变或变动不显著的载荷，在加载过程中构件内各点的加速度极小忽略不计;由加速度引起的载荷，在动载荷（载荷急速地零增加到最终值后，又急速地由最终值减少到零）作用下，构件内的应力称为动应力，其引起的变形称为动变形。静载荷与动载荷的本质区别是前者构件内各点的加速度极小忽略不计;而后者构件内各点的加速必须考虑。11、（∨）材料力学的基本理论是建立在理论力学的基础上的，它们构成了工，程力学，工程力学是机械类专业一门重要的技术基础课程，在基础课和专业课间起桥梁作用。材料力学是机械构件设计的基础，是机械构件选择材料的主要依据。12、（∨）任何材料在交变应力下的极限应力是不同的，即材料能经受无限次应力循环而不发生疲劳破坏的最高应力值，称为材料的持久极限（或疲劳极限。）13、（∨）机械构件设计过程是根据机械构件在设备中应完成的任务构想出机械构件的形状和尺寸;再根据机械构件在设备中受力的大小和种类对构想中的形状和尺寸进行强度、刚度、稳定性核算;同时根据主要承受应力选择材料;最后根据标准化要求、工艺要求调整机械构件的形状和尺寸，出具机械构件的零件工作图。14、（∨）在讨论直杆的拉压问题时，认为只要横截面的应力满足强度条件，杆件就能正常工作这一结论对于拉杆和粗短压杆是正确的，但对于细长压杆则是错误的。因为细长压杆虽然能满足强度条件但在受压时不能保持直线平衡形式而发生弯曲的缘故。这种破坏现象称为压杆失稳。15、（∨）摩擦现象在工作、生产、生活中无处不在，但摩擦现象并非完全有害或非完全有益，因此，我们应合理利用该现象的利弊。三、填空题：1、工程力学是一门与机械、能源、土木、水利、化工、材料、航空航天等众多的工程技术有着密切联糸的技术基础学科，它是近代工程技术的理论基础之一，其研究内容分为理论力学和材料力学两大部分。2、理论力学主要研究：静力学的基本概念和公理、受力图、平面汇交力糸、力矩平面力偶系、平面任意力糸、空间力系、重心、点的运动、刚体基本运动、质点动力学基础、刚体力学基础、及动能定理。3、材料力学主要研究：材料力学的基本概念、轴向拉伸与压缩、剪切、扭转、弯曲、内力、应力、变形、组合变形、压杆的稳定性、动载荷、交变应力。4、力对物体的效应取决于力的大小，方向和作力点，这三者称为力的三要素。5、当有摩擦时，支承面对平衡物体的约束反力包含法向约束反力Fn切向约束反力Fs（即静摩擦力），这两个分力的矢量和称为支承面的全约束反力，它的作用线与接触面的公法线成一偏角a静摩擦力达到最大值时，其偏角a也达到最大值q称为摩擦角。如果作用于物块的全部主力的合力FR的作用线在摩擦角q之内，则无论这个力怎样大物块必保持静止，称这现象为自锁现象。6、空间汇交力糸平衡的必要和充分条件是：力糸中各力在三个直角坐标轴上的投影的代数和分别等于零。7、刚体在运动过程中，若其上任意一直线始终与它初始位置保持平行，则称4刚体作平行移动。简称为平动。在此运动时，其上各的轨迹相同且平行，同一瞬时各点的速度和加速度彼此相等。8、低碳钢在作拉伸试验时，可从拉伸受力变形图（F－⊿l曲线）上看出经历了如下阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段、卸载规律和冷作硬化阶段。9、工程中经常遇到受弯构件，这些杆件受力的特点是：外力是垂直于杆轴线的横向力或作用在其轴线平面内的力偶;变形特点是：杆轴线弯成一条曲线，这种变形形式称为弯曲，以弯曲变形为主的杆件称为梁。10、梁的支座按其对位移的约束情况可分为三种典型形式：可动铰支座、固定铰支座、固定端。11、梁的典型形式：简支梁、外伸梁、悬臂梁。12、静力学公理四作用与反作用定律：两个物体间相互作用的力，即作用力与反作用力，总是大小相等，方向相反，作用线重合，并分别作用在两个物体上。13、位移不受任何限制的物体称为自由体，反之位移受到任一限制的物体称为非自由体。14、对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体称为约束。约束作用于被约束物体上的力，称为约束反力简称反力。15、约束反力的方向总是与约束所能阻碍的物体的运动方向相反。依此准则可以确定约束反力的方向或作用线的位置。约束反力的大小一般均未知。在静力学中，约束反力与物体的其他主动力组成平衡力糸，故约束反力可由力糸的平衡条件求出。16、工程中经常见的几种约束：柔索约束、光滑面约束、光滑圆柱铰链约束、链杆约束。17、研究物体的平衡或运动变化问题时，都必须首先分析物体的受力情况，然后根据问题的性质，建立必要的方程来求解未知量这是解决力学问题的特有的方法。这种方法的过程是用图作出受力分析和受力图。18、在强度计算时，塑性材料通常以屈服极限为其极限应力;脆性材料没有屈服极限，故以断裂时的强度极限b为其极限应力。19、在讨论强度计算时，提出了许用应力[]，其计算公式即[]＝0／n式中0材料的极限应力，n安全因数。安全因数的确定原则：材料性质的均匀性、载荷估计的精确性、构件简化的近似性和计算方法的精确性、构件的重要性、使用年限的长短等。20、在讨论强度计算时，提出了许用应力，其计算公式即[]＝0／n。式中0为材料的极限应力，塑性材料通常以屈服极限s或p0.2为其极限应力，脆性材料以强度极限b为其极限应力，材料的s、p0.2、b均可以在材料手册上查出，安全因数n的选定关系到构件的安全性与经济性，一般应参考国家有关规定或手册确定。在静载荷下，对于塑性材料一般取n＝1.5～2.0;对于脆性材料一般取n＝2.0～5.0。四、多项选择题：1、材料在作拉伸试验时，一般采用标准试件，但由于材料性质不同，在F－⊿l曲线图上所反映出的阶段也不一样。低碳钢在作拉伸试验时可以看到A、B、C、D、E，而灰铸铁试件作拉伸试验时只可以看到A、B。A弹性阶段B屈服阶段C强化阶段5D局部变形阶段E卸载规律和冷作硬化F缩短阶段2、铆钉在传递载荷时承受了B、C力。A拉伸B挤压C剪切D压缩3、扭转变形为主的杆件在汽车上常见的构件有C、D、E、F。A摩擦片B雨刮器C方向盘轴D前轮轴E后轮轴F传动轴4、空间任意力糸平衡的必要和充分条件是：A、C。A力糸中各力在三个直角坐标轴上的投影的代数和分别等于零B物体保