工程力学期末考试A(答案)

华侨大学厦门工学院2010—2011学年第二学期期末考试《工程力学2》考试试卷（A卷）题号一二三四五六七总分评卷人审核人得分一、选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1．材料力学中求内力的普遍方法是(D)。A．几何法B．解析法C．投影法D．截面法2．在图1中，符合拉杆定义的图是(A)。ABCD图13．如图2所示，圆轴扭转时，下列切应力分布图正确的是（B）。ABCD图24．如图3所示，火车轮轴产生的是（D）。A．拉伸或压缩变形B．剪切变形C．扭转变形D．弯曲变形图3第1页（共6页）_________________________系______级________________________专业______班姓名：_____________学号：____________________-密-----------------封----------------线-------------------内-------------------不---------------------要-----------------------答-------------------题------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5．如图4所示，一个剪切面上的内力为（C）。A．FB．2FC．F/2D.4F图46．如图5所示，梁AB上作用载荷F大小相同，但作用点位置，作用方式不同，图(A)所示，梁AB产生的弯矩最大。ABCD图57．图6所以示单元体应力状态，沿x方向的线应变x可表示为（B）A．EyB.)(1yxEC．)(1xyED.G图68.圆截面的细长压杆（假设为大柔度杆），材料、杆长和杆端约束保持不变，若将压杆的直径缩小一半，则其临界压力为原压杆的（A）A．161B．41C．4倍D．16倍9．铸铁扭转断裂失效的力学原因是（A）。A．拉应力引起拉断B．压应力引起剪断C．剪应力应力引起剪断D.都有可能10．如图7所示结构，其中AD杆发生的变形为(C)。A．弯曲变形B．压缩变形C．弯曲与压缩的组合变形D．弯曲与拉伸的组合变形图7第2页（共6页）σyτσx二、判断题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）1．构件的破坏是指构件断裂或产生过大的塑性变形。（√）2.轴向拉（压）时，杆件的内力必与杆件的轴线重合。（√）3．圆轴扭转时，横截面上的内力是扭矩。（√）4．主应力作用平面上的剪应力必为零，剪应力取极值的面上的正应力必为零。（×）5．细长压杆的失稳现象是由于稳定性不够，并且越细长的压杆越容易失稳。（√）6．长期受交变载荷作用的构件，虽然其最大工作应力远低于材料静载荷作用下的极限应力，也会突然发生断裂。（√）7、使用截面法求得的杆件的轴力，与杆件截面积的大小有关。（×）8．钢轴的圆截面上作用有弯矩yM和zM，已知其抗弯截面系数为W，则利用叠加原理即可写出其危险点的最大正应力zyzzyyMMWWMWM1max（×）9．工程中许多构件的破坏都发生在截面突变处。（√）10.构件受剪切时，剪力与剪切面是垂直的。（×）三、填空题（本大题共6小题，每空1分，共10分）1．构件的承载能力，主要从、和等三方面衡量。（强度刚度稳定性）2．在构件截面发生突变的附近，应力大小有急剧增加的现象，这种现象称为。（应力集中）3．假设实心圆轴的直径为D，则其抗扭截面系数的计算公式为实PW；空心圆轴的大径为D，小径为d，则其抗扭截面系数的计算公式为空PW。Wp＝163DWp＝163D])(1[4Dd4对于τ＝FQ/A，若FQ、A的单位分别取N、mm2，则τ的单位应取。（MPa）5.用主应力表示的第一强度理论的相当应力1r。(1)6．图8所示构件在外力作用下产生的变形是与的组合。（扭转弯曲）图8第3页（共6页）四、计算题（本大题共1小题，共15分）已知F1=10kN；F2=20kN；F3=35kN；F4=25kN;试画出图示杆件的轴力图。解：1、计算各段的轴力。AB段：0xFkN1011FFN(4分)BC段：0xF122FFFNkN102010212FFFN(4分)CD段:0xFkN2543FFN(4分)2、绘制轴力图。(3分)五、计算题（本大题共1小题，共15分）图示矩形板由两块相同的三角形钢板焊接而成，分别在长度方向和宽度方向受均布拉、压载荷作用。已知如图。试确定垂直于焊缝的正应力和平行于焊缝的切应力。解：焊缝截面的外法线方向角04.5990150arctan(3分)垂直于焊缝的正应力和平行于焊缝的切应力分别为(6分)(6分)第4页（共6页）-------密-------封-------线-------内-------不-------要-------答-------题--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------F1F3F2F4ABCDFN1F1FN2F1F2FN3F4kNNFx10251011F1F3F2F4ABCD2233150mm90mm焊缝20MPa48MPaMPa30)04.592sin(220482cos2sin2MPa2)04.592cos(22048220482sin2cos2204.59w04.59wxyxxyxyx六、计算题（本大题共1小题，共15分）图示传动轴，主动轮B输入功率P1=368kW，从动轮A，C输出的功率分别为P2＝147kW，P3=221kW，轴的转速n=500r／min，材料的G=80GPa，许用切应力[]=70MPa，许用单位长度扭转角[]=1／m，(1)确定AB段的直径1d与BC段的直径2d；(2)若AB与BC段选取同一直径，试确定该轴的直径d。解：1.外力nPMe119549mN064.70285003689549nPMe229549mN406.20875001479549nPMe339549mN658.422050022195492.扭矩图(3分)3.AB段直径1d的选取按强度条件31max16dTmm4.531070π406.208716][π163631Td(2分)按刚度条件1803241maxdGTmm5.621π1080180406.208732][π18032429421GTd(2分)取mm5.621dd(1分)4.BC段直径2d的选取按强度条件32max16dTmm5.671070π658.422016][π163632Td(2分)按刚度条件1803242maxdGTmm5.741π1080180658.422032][π18032429422GTd(2分)取mm5.742dd(1分)因为AB与BC段选取同一直径，因此取mm5.742dd(2分)第5页（共6页）_________________________系______级________________________专业______班姓名：_____________学号：____________________-密-----------------封----------------线-------------------内-------------------不---------------------要-----------------------答-------------------题-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------m087.406N2m220.658N4七、计算题（本大题共1小题，共15分）某轴的外伸部分是空心圆轴，轴的直径及载荷如图所示，此轴主要承受弯曲变形，已知拉伸和压缩的许用应力相等[σ]＝120MPa，试分析圆轴的强度是否足够。(4分)解：由梁的受力情况知3.2AFkN6.8BFkN(2分)作出梁的剪力图和弯矩图如图（a）、（b）所示由弯矩图知max1.6MkNm，但因外伸部分为空心，故最大正应力可能发生在C、B右两截面36max3391.61075.51075.53.14601032CCCzMNmPaMPaWmm(4分)36max43391.210109.410109.43.14605110326BBBzMNmPaMPaWmm右右右(4分)全梁max109.4120MPaMPa(1分)故该梁强度足够。第6页（共6页）6kN4kNABCD0.5m1m0.3mΦ60mmΦ50mm4kN+++3.2kN2.8kN1.6kNm1.2kNmsF图M图(a)(b)--