材料力学答案(1)要点
材料力学部分答案
三、选择题
3.1图示圆轴，已知GIp，当m为何值时，自由端的扭转角为零。（B）
A. 30 N·m；
B. 20 N·m；
C. 15 N·m；
D. 10 N·m。
3.2三根圆轴受扭，已知材料、直径、扭矩均相同，而长度分别为L；2L；4L，则单位扭转角θ必为D。
2.8衡量材料的塑性性质的主要指标是延伸率δ、断面收缩率ψ。
2.9延伸率δ＝（L1－L）/L×100％中L1指的是拉断后试件的标距长度。
2.10塑性材料与脆性材料的判别标准是塑性材料：δ≥5%，脆性材料：δ<5%。
2.11图示销钉连接中，2t2>t1，销钉的切应力τ＝2F/πd2，销钉的最大挤压应力σbs=F/dt1。
三、选择题
4.1梁受力如图，在B截面处D。
1.11应变为无量纲量。(∨)
1.12若物体各部分均无变形，则物体内各点的应变均为零。(∨)
1.13若物体内各点的应变均为零，则物体无位移。(×)
1.14平衡状态弹性体的任意部分的内力都与外力保持平衡。(∨)
1.15题1.15图所示结构中，AD杆发生的变形为弯曲与压缩的组合变形。(∨)
1.16题1.16图所示结构中，AB杆将发生弯曲与压缩的组合变形。(×)
3.7图示受扭圆轴，若直径d不变；长度l不变，所受外力偶矩M不变，仅将材料由钢变为铝，则轴的最大切应力（E），轴的强度（B），轴的扭转角（C），轴的刚度（B）。
A．提高 B．降低 C．增大 D．减小 E．不变
第四章弯曲内力
一、是非判断题
4.1杆件整体平衡时局部不一定平衡。（×）
4.2不论梁上作用的载荷如何，其上的内力都按同一规律变化。（×）
第五版材料力学答案
第五版材料力学答案1. 什么是材料的弹性模量？材料的弹性模量是描述材料在受力作用下的变形能力的物理量，它是应力和应变之间的比值。
弹性模量越大，材料的刚度越大，变形能力越小；弹性模量越小，材料的刚度越小，变形能力越大。
常见的弹性模量有弹性模量、剪切模量和体积模量等。
2. 什么是材料的屈服强度？材料的屈服强度是指材料在受到外力作用下开始发生塑性变形的应力值。
超过屈服强度后，材料将发生不可逆的塑性变形。
屈服强度是材料的重要力学性能参数，对于材料的强度和使用性能有重要影响。
3. 什么是材料的断裂韧性？材料的断裂韧性是描述材料在受到外力作用下抵抗断裂的能力。
断裂韧性越大，材料在受到外力作用下越不容易发生断裂。
断裂韧性是衡量材料抗断裂能力的重要指标，对于材料的使用安全性具有重要意义。
4. 什么是材料的疲劳强度？材料的疲劳强度是指材料在交变应力作用下能够承受的最大应力值。
材料在长期交变应力作用下容易发生疲劳破坏，疲劳强度是描述材料抗疲劳破坏能力的重要参数，对于材料的使用寿命具有重要影响。
5. 什么是材料的弹性极限？材料的弹性极限是指材料在受到外力作用下发生弹性变形的极限应力值。
超过弹性极限后，材料将发生塑性变形。
弹性极限是描述材料在受力作用下的弹性变形能力的重要参数，对于材料的设计和使用具有重要意义。
6. 什么是材料的刚度？材料的刚度是描述材料在受力作用下的变形能力的物理量，它是应力和应变之间的比值。
刚度越大，材料在受力作用下的变形能力越小；刚度越小，材料在受力作用下的变形能力越大。
刚度是描述材料力学性能的重要参数，对于材料的设计和使用具有重要影响。
7. 什么是材料的蠕变强度？材料的蠕变强度是指材料在高温和持续应力作用下发生蠕变变形的能力。
蠕变强度是描述材料在高温条件下的稳定性能的重要参数，对于材料在高温环境下的使用具有重要影响。
总结，材料力学是工程学、材料学和力学的交叉学科，对于材料的性能分析和设计具有重要意义。
材料力学试卷答案
一、低碳钢试件的拉伸图分为、、、四个阶段。
(10分)二、三角架受力如图所示。
已知F=20kN,拉杆BC采用Q235圆钢，［σ钢］=140MPa,压杆AB采用横截面为正方形的松木，[σ木]=10MPa，试用强度条件选择拉杆BC的直径d和压杆AB的横截面边n＝180 r/min，材料的许用四、试绘制图示外伸梁的剪力图和弯矩图，q、a均为已知。
（15分）2五、图示为一外伸梁，l=2m，荷载F=8kN，材料的许用应力[σ]=150MPa，试校核该梁的正应力强度。
(15分)=200mm。
b=180mm，h=300mm。
求σmax和σmin。
（15分）八、图示圆杆直径d =100mm ，材料为Q235钢，E =200GPa ， p =100，试求压杆的临界力F cr 。
1）答案及评分标准一、 弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩断裂阶段。
评分标准：各2.5分。
二、 d =15mm; a =34mm ．评分标准：轴力5分，d结果5分，a结果5分。
三、τ=87.５ＭＰa, 强度足够．评分标准：T 3分，公式4分，结果3分。
四、评分标准：受力图、支座反力5分，剪力图5分，弯矩图5分。
五、σmax=155.8MPa＞［σ］=100 MPa ，但没超过许用应力的5%，安全．评分标准：弯矩5分，截面几何参数3分，正应力公式5分，结果2分。
六、（1）σ１＝１４１.42 MPa，σ＝０，σ３＝１４１.42 MPa；（2）σr4=245 MPa。
评分标准：主应力5分，相当应力5分。
七、σmax=０.64 MPa，σmin=-6.04 MPa。
评分标准：内力5分，公式6分，结果4分。
1..5qaF S图M图F S图——+M图qa2qa2／2八、Ｆc r =53.39kN评分标准：柔度3分，公式5分，结果2分。
一、什么是强度失效、刚度失效和稳定性失效？二、如图中实线所示构件内正方形微元，受力后变形 为图中虚线的菱形，则微元的剪应变γ为 ？ A 、 α B 、 α-090C 、 α2900- D 、 α2答案：D三、材料力学中的内力是指（ ）。
材料力学第五版课后习题答案
材料力学第五版课后习题答案1. 弹性力学基本概念。
1.1 什么是应力？什么是应变？应力是单位面积上的内力，是描述物体内部受力情况的物理量；而应变则是物体单位长度的形变量，描述了物体在受力作用下的形变情况。
1.2 什么是胡克定律？胡克定律是描述弹性体在弹性变形范围内应力与应变成正比的关系，即应力与应变成线性关系。
1.3 什么是弹性模量？弹性模量是描述物体在受力作用下的变形程度的物理量，通常用E表示，单位是帕斯卡（Pa）。
2. 线弹性力学。
2.1 什么是轴向力？什么是轴向变形？轴向力是指作用在物体轴向的力，轴向变形是指物体在受到轴向力作用下的形变情况。
2.2 什么是泊松比？泊松比是描述物体在轴向受力作用下，横向变形与轴向变形之间的比值，通常用ν表示。
2.3 什么是弯曲应力？什么是弯曲变形？弯曲应力是指物体在受到弯矩作用下的内部应力情况，弯曲变形是指物体在受到弯矩作用下的形变情况。
3. 弹性力学的能量法。
3.1 什么是弹性势能？弹性势能是指物体在受力变形后，能够恢复原状时所具有的能量，通常用U表示。
3.2 什么是弹性线性势能？弹性线性势能是指物体在弹性变形范围内，弹性势能与形变量成线性关系的势能。
3.3 什么是弹性势能密度？弹性势能密度是指单位体积或单位质量物体所具有的弹性势能，通常用u表示。
4. 弹塑性力学。
4.1 什么是屈服点？屈服点是指物体在受力作用下，开始出现塑性变形的临界点。
4.2 什么是屈服应力？屈服应力是指物体在受力作用下开始发生塑性变形时所具有的应力大小。
4.3 什么是塑性势能？塑性势能是指物体在受到超过屈服应力的作用下，发生塑性变形所具有的能量。
5. 薄壁压力容器。
5.1 什么是薄壁压力容器？薄壁压力容器是指壁厚相对于容器直径而言很小的压力容器。
5.2 薄壁压力容器的内、外压力对容器的影响有哪些？内压力会使容器产生膨胀变形，而外压力会使容器产生收缩变形。
5.3 薄壁压力容器的应力分布情况是怎样的？薄壁压力容器内外表面的应力分布情况是不均匀的，通常集中在壁厚的两侧。
《材料力学》讲义笔记习题答案(1)
课时一截面法1.基础知识题1.为了保证工程构件的正常工作，构件应满足、、。
解：强度条件、刚度条件、稳定性条件。
题2.在材料力学中，变形固体的三个基本假设为：、、。
解：连续性假设、均匀性假设、各向同性假设。
题3.在材料力学中，变形的四种基本形式为、、、。
解：拉压、剪切、扭转、弯曲。
2.截面法题1.杆件受力如图所示，则11-截面的轴力为，22-截面的轴力为。
解：11-截面：,11000N F +=,1100N F N⇒=-22-截面：,2100100N F +=,20N F N⇒=题2.材料力学中求内力的基本方法是。
解：截面法。
考点重要程度占分常见题型1.内容概要★★★04填空2.截面法必考基础知识填空100N ,1N F 11截面法：截、取、代、平22100NN,2F 100N21N200100N100N21x解：2234B q a a qa a F a ⨯⨯+⨯=⨯()2B F qa ⇒=↑22S F qa qa +=0S F ⇒=222qa a M qa a⨯+=⨯()22M qa ⇒=答案：0S F =，22M qa =课时一练习题1．材料力学的主要任务是解决零件设计中的强度问题、问题和问题。
2．材料力学中，对可变形固体作出了三个基本假设，即连续性、均匀性和假设。
3．下列变形中，不属于基本变形的是（）。
.A 扭转.B 剪切.C 斜弯曲.D 拉伸与压缩4．在材料力学中，分析计算杆件内力采用的是（）。
.A 几何法.B 解析法.C 截面法.D 矢量法5．如图所示结构，截面11-、22-、33-的轴力分别为、、。
6．如图所示外伸梁，截面B 的内力分别为：=S F ，M =。
S F ：使隔离体顺时针转动为正M ：下侧受拉为正qa2MCDBqa 2S F q2F qa =ABCDa2aaqABCDaaa2qa 23123140kN 20kN30kN课时二拉压变形1.轴力图题1.如图所示杆件，画出轴力图解题思路（考试时不必写出）（1）11-截面：（2）22-截面：（3）33-截面：解：考点重要程度分值常见题型1.轴力图必考58 作图题2.应力、应变与变形812 大题3.应力应变曲线★★★03填空、选择213140kN30kN20kN2350kNx1150kN1N F ，,150N F kN=,2,2504010N N F F kN=+⇒=3320020N N F F kN+=⇒=-，，50kN40kN,2N F 2220kN3N F ，3350kN 10kN+-+xNF2.应力、应变与变形题1.图示阶梯形杆221212,10,200,100,40,200AC P kN l l mm A mm A mm E GPa ======,求：（1）绘制轴力图；（2）确定杆横截面上的最大正应力是多少？处于哪一段？（3）AC 杆轴向总变形ACL ∆解：（1）（2）3861301031030010010σ-⨯===⨯=⨯ABN ABF Pa MPa A 38621010 2.5102504010σ-⨯===⨯=⨯BCN BCF Pa MPa A max 300σσ==AB MPa ，处于AB 段（3）2112BC AB N N AC AB BC F l F l l l l EA EA ⋅⋅∆=∆+∆=+333396963010200101010200102001010010200104010m ----⎛⎫⨯⨯⨯⨯⨯⨯=+ ⎪⨯⨯⨯⨯⨯⨯⎝⎭45.5100.55m mm -=⨯=（1）应力：σ=N F A（单位面积上的内力）（2）应变：NF E EAσε==（单位长度变形）（3）变形：N F l l l EAε∆=⋅=6110=MPa Pa 9110=GPa Pa3P2PPCBA1l 2l [][][]22444σσππσσπ⎧=≤⇒⎪⎪⎪⎪⇒≥⇒⎨⎪⎪⋅⎪≤⇒⎪⎩N N NF d F d d F 强度校核截面尺寸设计载荷设计（以圆截面杆为例）()2242σππ===N N NF F F A d d （:E 弹性模量）30kN 10kN++F题2.刚性杆ACB 由圆杆CD 悬挂在C 点，B 端作用集中力25P kN =。
材料力学(答案)-知识归纳整理
工程力学 B第二部分：材料力学扭转1、钢制圆轴材料的剪切弹性模量G=80Gpa ，[τ]=50Mpa,m o 1][='ϕ,圆轴直径d=100mm;求(1)做出扭矩图;(2)校核强度;(3)校核刚度;(4)计算A,B 两截面的相对扭转角.解：3max max361030.57[]50(0.1)16tT MPa MPa W ττπ⨯===<=⨯030max 00max941806101800.44[]18010(0.1)32m m pT GI ϕϕπππ⨯''=⨯=⨯=<=⨯⨯⨯30094(364)2101800.0130.738010(0.1)32ABpTl rad GI φππ+-⨯⨯===⨯=⨯⨯⨯∑2、图示阶梯状实心圆轴，AB 段直径 d 1=120mm ，BC 段直径 d 2=100mm 。
扭转力偶矩 M A =22 kN•m ，M B =36 kN•m ， M C =14 kN•m 。
材料的许用切应力[τ ] = 80MPa ，（１）做出轴的扭矩图；（２）校核该轴的强度是否满足要求。
解：（1）求内力，作出轴的扭矩图知识归纳整理（2）计算轴横截面上的最大切应力并校核强度 AB 段：11,max1t T W τ=()333221064.8MPa π1201016-⨯==⨯⨯[]80MPa τ<= BC 段：()322,max332141071.3MPa π1001016t T Wτ-⨯===⨯⨯[]80MPa τ<=综上，该轴满足强度条件。
3、传动轴的转速为n =500r/min ，主动轮A 输入功率P 1=400kW ，从动轮B ，C 分别输出功率P 2=160kW ，P 3=240kW 。
已知材料的许用切应力[τ]=70MP a ，单位长度的许可扭转角[ϕ， ]=1º/m ，剪切弹性模量G =80GP a 。
(1)画出扭矩图。
材料力学习题及答案
材料力学-学习指导及习题答案第一章绪论1-1 图示圆截面杆，两端承受一对方向相反、力偶矩矢量沿轴线且大小均为M的力偶作用。
试问在杆件的任一横截面m-m上存在何种内力分量，并确定其大小。
解：从横截面m-m将杆切开，横截面上存在沿轴线的内力偶矩分量M x，即扭矩，其大小等于M。
1-2 如图所示，在杆件的斜截面m-m上，任一点A处的应力p=120 MPa，其方位角θ=20°，试求该点处的正应力σ与切应力τ。
解：应力p与斜截面m-m的法线的夹角α=10°，故σ＝p cosα=120×cos10°=118.2MPaτ＝p sinα=120×sin10°=20.8MPa1-3 图示矩形截面杆，横截面上的正应力沿截面高度线性分布，截面顶边各点处的正应力均为σmax=100 MPa，底边各点处的正应力均为零。
试问杆件横截面上存在何种内力分量，并确定其大小。
图中之C点为截面形心。
解：将横截面上的正应力向截面形心C简化，得一合力和一合力偶，其力即为轴力F N=100×106×0.04×0.1/2=200×103 N =200 kN其力偶即为弯矩M z=200×(50-33.33)×10-3 =3.33 kN·m1-4 板件的变形如图中虚线所示。
试求棱边AB与AD的平均正应变及A点处直角BAD的切应变。
解：第二章轴向拉压应力2-1试计算图示各杆的轴力，并指出其最大值。
解：(a) F N AB=F, F N BC=0, F N，max=F(b) F N AB=F, F N BC=－F, F N，max=F(c) F N AB=－2 kN, F N2BC=1 kN, F N CD=3 kN, F N，max=3 kN(d) F N AB=1 kN, F N BC=－1 kN, F N，max=1 kN2-2 图示阶梯形截面杆AC，承受轴向载荷F1=200 kN与F2=100 kN，AB段的直径d1=40 mm。
《材料力学》课后习题答案(详细)
第二章轴向拉(压)变形[习题2-1]试求图示各杆1-1和2-2横截面上的轴力，并作轴力图。
（a）解：（1）求指定截面上的轴力FN =-11FF F N -=+-=-222（2）作轴力图轴力图如图所示。
（b）解：（1）求指定截面上的轴力FN 211=-02222=+-=-F F N （2）作轴力图FF F F N =+-=-2233轴力图如图所示。
（c）解：（1）求指定截面上的轴力FN 211=-FF F N =+-=-222（2）作轴力图FF F F N 32233=+-=-轴力图如图所示。
（d）解：（1）求指定截面上的轴力FN =-11F F a aFF F qa F N 22222-=+⋅--=+--=-（2）作轴力图中间段的轴力方程为：x aF F x N ⋅-=)(]0,(a x ∈轴力图如图所示。
[习题2-2]试求图示等直杆横截面1-1、2-2和平3-3上的轴力，并作轴力图。
若横截面面积2400mm A =，试求各横截面上的应力。
解：（1）求指定截面上的轴力kNN 2011-=-)(10201022kN N -=-=-)(1020102033kN N =-+=-（2）作轴力图轴力图如图所示。
（3）计算各截面上的应力MPa mm N A N 504001020231111-=⨯-==--σMPamm N A N 254001010232222-=⨯-==--σMPa mmN A N 254001010233333=⨯==--σ[习题2-3]试求图示阶梯状直杆横截面1-1、2-2和平3-3上的轴力，并作轴力图。
若横截面面积21200mm A =，22300mm A =，23400mm A =，并求各横截面上的应力。
解：（1）求指定截面上的轴力kNN 2011-=-)(10201022kN N -=-=-)(1020102033kN N =-+=-（2）作轴力图轴力图如图所示。
（3）计算各截面上的应力MPa mm N A N 10020010202311111-=⨯-==--σMPa mmN A N 3.3330010102322222-=⨯-==--σMPamm N A N 254001010233333=⨯==--σ[习题2-4]图示一混合屋架结构的计算简图。
《材料力学》复习要点-参考简答题答案
《材料力学》复习要点——参考简答题答案1、什么是变形固体？材料力学中关于变形固体的基本假设是什么？【解答】：在外力作用下，一切固体都将发生变形，故称为变形固体。
材料力学中对变形固体所作的基本假设：连续性假设：认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质。
均匀性假设：认为物体内的任何部分，其力学性能相同。
各向同性假设：认为在物体内各个不同方向的力学性能相同。
小变形假设：认为固体在外力作用下发生的变形比原始尺寸小得很多，因此在列平衡方程求约束力或者求截面内力时，一般按构件原始尺寸计算。
2、什么是截面法？简要说明截面法的四个基本步骤。
【解答】：用一个假想截面，将受力构件分开为两个部分，取其中一部分为研究对象，将被截截面上的内力以外力的形式显示出来，根据保留部分的平衡条件，确定该截面内力大小、内力性质（轴力、剪力、扭转还是弯矩，符号的正负）的一种方法。
截面法贯穿于材料力学的始终，一定要反复练习，熟练掌握。
截面法的四个基本步骤：（1）截：在需要确定内力处用一个假想截面将杆件截为两段。
（2）取：取其中任何一段为研究对象（舍弃另一段）。
（3）代：用被截截面的内力代替舍弃部分对保留部分所产生的作用。
（4）平：根据保留部分的平衡条件，确定被截截面的内力数值大小和内力性质。
3、什么是材料的力学性能？低碳钢拉伸试验要经历哪四个阶段？该试验主要测定低碳钢的哪些力学性能指标？【解答】：材料的力学性能是指：在外力作用下材料在变形和破坏方面所表现出的各种力学指标。
如强度高低、刚度大小、塑性或脆性性能等。
低碳钢拉伸试验要经历的四个阶段是：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩断裂阶段。
低碳钢拉伸试验主要测定低碳钢的力学性能指标有：屈服极限、强度极限、延伸率、断面收缩率等。
4、什么是极限应力？什么是许用应力？轴向拉伸和压缩的强度条件是什么（内容、表达式）？利用这个强度条件可以解决哪三类强度问题？【解答】：材料失效时所达到的应力，称为极限应力。
重庆大学材料力学答案 (1)
重庆大学材料力学答案题图所示中段开槽的杆件，两端受轴向载荷P 的作用，试计算截面1-1和2-2上的应力。
已知：P = 140kN ，b = 200mm ，b 0 = 100mm ，t = 4mm 。
题图解：(1) 计算杆的轴力 (2) 计算横截面的面积 (3) 计算正应力(注：本题的目的是说明在一段轴力相同的杆件内，横截面面积小的截面为该段的危险截面)横截面面积A=2cm 2的杆受轴向拉伸，力P=10kN ，求其法线与轴向成30°的及45°斜截面上的应力ασ及ατ，并问m ax τ发生在哪一个截面？ 解：(1) 计算杆的轴力(2) 计算横截面上的正应力 (3) 计算斜截面上的应力(4) m ax τ发生的截面 ∵0)2cos(==ασαταd d 取得极值 ∴ 0)2cos(=α 因此：22πα=， ο454==πα故：m ax τ发生在其法线与轴向成45°的截面上。
（注：本题的结果告诉我们，如果拉压杆处横截面的正应力，就可以计算该处任意方向截面的正应力和剪应力。
对于拉压杆而言，最大剪应力发生在其法线与轴向成45°的截面上，最大正应力发生在横截面上，横截面上剪应力为零）题图所示阶梯直杆AC ，P =10kN ，l 1=l 2=400mm ，A 1=2A 2=100mm 2，E =200GPa 。
试计算杆AC 的轴向变形Δl 。
题图解：(1) 计算直杆各段的轴力及画轴力图 kN 101==P N （拉） kN 102-=-=P N （压）(2) 计算直杆各段的轴向变形mm 2.010010002004001000101111=⨯⨯⨯⨯==∆EA l N l （伸长）mm 4.05010002004001000102222-=⨯⨯⨯⨯-==∆EA l N l （缩短） (3) 直杆AC 的轴向变形m m 2.021-=∆+∆=∆l l l （缩短）(注：本题的结果告诉我们，直杆总的轴向变形等于各段轴向变形的代数和)题图所示结构，各杆抗拉（压）刚度EA 相同，试求节点A 的水平和垂直位移。
材料力学习题册参考答案(1_9章)
.第一章绪论一、选择题1．根据均匀性假设，可认为构件的（C）在各处相同。
A．应力 B．应变C．材料的弹性系数 D．位移2．构件的强度是指（C），刚度是指（A），稳定性是指（B）。
A．在外力作用下构件抵抗变形的能力B．在外力作用下构件保持原有平衡状态的能力C．在外力作用下构件抵抗强度破坏的能力3．单元体变形后的形状如下图虚线所示，则A点剪应变依次为图(a) （A），图(b) （C），图(c) （B）。
A．0 B．r2 C．r D．1.5r4.下列结论中( C )是正确的。
A．力是应力的代数和； B．应力是力的平均值；C．应力是力的集度； D．力必大于应力；5. 两根截面面积相等但截面形状和材料不同的拉杆受同样大小的轴向拉力，它们的应力是否相等（B）。
A．不相等； B．相等； C．不能确定；6．为把变形固体抽象为力学模型，材料力学课程对变形固体作出一些假设，其中均匀性假设是指（C）。
A. 认为组成固体的物质不留空隙地充满了固体的体积；B. 认为沿任何方向固体的力学性能都是相同的；C. 认为在固体到处都有相同的力学性能；D. 认为固体到处的应力都是相同的。
二、填空题1.材料力学对变形固体的基本假设是连续性假设，均匀性假设，各向同性假设。
2．材料力学的任务是满足强度，刚度，稳定性的要求下，为设计经济安全的构件提供必要的理论基础和计算方法。
3．外力按其作用的方式可以分为 表面力 和 体积力 ，按载荷随时间的变化情况可以分为 静载荷 和 动载荷 。
4．度量一点处变形程度的两个基本量是 （正）应变ε 和 切应变γ。
三、判断题1．因为构件是变形固体，在研究构件平衡时，应按变形后的尺寸进行计算。
（ × ） 2．外力就是构件所承受的载荷。
（ × ） 3．用截面法求力时，可以保留截开后构件的任一部分进行平衡计算。
（ √ ） 4．应力是横截面上的平均力。
（ × ） 5．杆件的基本变形只是拉(压)、剪、扭和弯四种，如果还有另一种变形，必定是这四种变形的某种组合。
《材料力学的》1答案详解
一、单选题（共30 道试题，共60 分。
）1. 厚壁玻璃杯倒入开水发生破裂时，裂纹起始于（）A. 内壁B. 外壁C. 壁厚的中间D. 整个壁厚正确答案：B 满分：2 分2.图示结构中，AB杆将发生的变形为（）A. 弯曲变形B. 拉压变形C. 弯曲与压缩的组合变形D. 弯曲与拉伸的组合变形正确答案：D 满分：2 分3. 关于单元体的定义，下列提法中正确的是（）A. 单元体的三维尺寸必须是微小的B. 单元体是平行六面体C. 单元体必须是正方体D. 单元体必须有一对横截面正确答案：A 满分：2 分4. 梁在某一段内作用有向下的分布力时,则在该段内M图是一条 ( )A. 上凸曲线；B. 下凸曲线；C. 带有拐点的曲线；D. 斜直线正确答案：A 满分：2 分5. 在相同的交变载荷作用下，构件的横向尺寸增大，其（）。
A. 工作应力减小，持久极限提高B. 工作应力增大，持久极限降低；C. 工作应力增大，持久极限提高；D. 工作应力减小，持久极限降低。
正确答案：D 满分：2 分6. 在以下措施中（）将会降低构件的持久极限A. 增加构件表面光洁度B. 增加构件表面硬度C. 加大构件的几何尺寸D. 减缓构件的应力集中正确答案：C 满分：2 分7. 材料的持久极限与试件的（）无关A. 材料；B. 变形形式；C. 循环特征；D. 最大应力。
正确答案：D 满分：2 分8. 梁在集中力作用的截面处，它的内力图为（）A. Q图有突变， M图光滑连续；B. Q图有突变，M图有转折；C. M图有突变，Q图光滑连续；D. M图有突变，Q图有转折。
正确答案：B 满分：2 分9.空心圆轴的外径为D，内径为d，α= d / D。
其抗扭截面系数为（）A B CDA.AB. BC. CD. D正确答案：D 满分：2 分10. 在对称循环的交变应力作用下，构件的疲劳强度条件为公式：；若按非对称循环的构件的疲劳强度条件进行了疲劳强度条件校核，则（）A. 是偏于安全的；B. 是偏于不安全的；C. 是等价的，即非对称循环的构件的疲劳强度条件式也可以用来校核对称循环下的构件疲劳强度D. 不能说明问题，必须按对称循环情况重新校核正确答案：C 满分：2 分11. 关于单元体的定义，下列提法中正确的是（）A. 单元体的三维尺寸必须是微小的；B. 单元体是平行六面体；C. 单元体必须是正方体；D. 单元体必须有一对横截面。
材料力学习题册答案
练习1 绪论及基本概念1-1 是非题（1）材料力学是研究构件承载能力的一门学科。
（ 是 ）（2）可变形固体的变形必须满足几何相容条件，即变形后的固体既不可以引起“空隙”，也不产生“挤入”现象。
（是 ）（3）构件在载荷作用下发生的变形，包括构件尺寸的改变和形状的改变。
（ 是 ） （4）应力是内力分布集度。
（是 ）（5）材料力学主要研究构件弹性范围内的小变形问题。
（是 ） （6）若物体产生位移，则必定同时产生变形。
（非 ） （7）各向同性假设认为，材料沿各个方向具有相同的变形。
（F ）（8）均匀性假设认为，材料内部各点的力学性质是相同的。
（是）（9）根据连续性假设，杆件截面上的内力是连续分布的，分布内力系的合力必定是一个力。
（非） （10）因为构件是变形固体，在研究构件的平衡时，应按变形后的尺寸进行计算。
（非 ）1-2 填空题（1）根据材料的主要性质对材料作如下三个基本假设：连续性假设 、均匀性假设 、 各向同性假设 。
（2）工程中的 强度 ，是指构件抵抗破坏的能力； 刚度 ，是指构件抵抗变形的能力。
（3）保证构件正常或安全工作的基本要求包括 强度 ， 刚度 ，和 稳定性 三个方面。
（4）图示构件中，杆1发生 拉伸 变形，杆2发生 压缩 变形， 杆3发生 弯曲 变形。
（5）认为固体在其整个几何空间内无间隙地充满了物质，这样的假设称为 连续性假设 。
根据这一假设构件的应力，应变和位移就可以用坐标的 连续 函数来表示。
（6）图示结构中，杆1发生 弯曲 变形，构件2发生 剪切 变形，杆件3发生 弯曲与轴向压缩组合。
变形。
（7）解除外力后，能完全消失的变形称为 弹性变形 ，不能消失而残余的的那部分变形称为 塑性变形 。
（8）根据 小变形 条件，可以认为构件的变形远 小于 其原始尺寸。
1-3 选择题（1）材料力学中对构件的受力和变形等问题可用连续函数来描述；通过试件所测得的材料的力学性能，可用于构件内部的任何部位。
材料力学答案
材料力学答案一、名词解释1. 块体：空间三个方向具有相同量级的尺度，这种弹性体称为块体。
2. 稳定性：构件应有足够的保持原有平衡形态的能力。
3. 变形:在外力作用下，构件形状和尺寸的改变。
4. 轴向拉伸：杆产生沿轴线方向的伸长，这种形式称为轴向拉伸。
5. 许用应力：极限应力的若干分之一。
用表示。
6. 冷作硬化：把试样拉到超过屈服极限的点，然后逐渐卸除拉力，在短期内再次加载，则应力和应变大致上沿卸载时的斜直线变化。
在第二次加载时，其比例极限(亦即弹性阶段)得到了提高，但塑性变形和伸长率却有所降低，这种现象称为冷作硬化。
7. 剪切面：发生剪切变形的截面。
8. 挤压力：在接触面上的压力，称为挤压力。
9. 剪力：在剪切面上有与外力大小相等，方向相反的内力，这个内力叫剪力。
10. 答：切应力与横截面平行，正应力垂直于横截面。
11. 扭转：大小相等、方向相反，作用在垂直于杆轴平面内的力偶Me时，杆件将产生扭转变形，即杆件的横截面绕其轴相对转动。
12. 扭转角：在杆件两端垂直于杆轴线的平面内作用一对大小相等，方向相反的外力偶。
两个横截面之间相对转过一个角度，这个转角称为扭转角。
13. 剪切胡克定律：切应力不超过材料剪切比例极限的线弹性范围，这个关系式称为材料的剪切胡克定律。
14. 剪力:梁弯曲时横截面上有与横截面相切的分布内力系的合力称为剪力。
15. 梁:以弯曲为主要变形的构件称为梁。
16. 对称弯曲: 当梁具有通过其轴线的纵向对称面、且作用于梁上的外力都在该对称面内时，变形后梁的轴线仍将是位于该对称面内的一条曲线，这种情况称作对称弯曲。
17. 中性层:在梁弯曲时，存在一个既不伸长也不缩短的纤维，，这个纤维称为中性层。
18. 抗弯刚度: 称为梁的弯曲刚度。
梁的弯曲刚度越大，则其曲率越小，即梁的弯曲程度越小；反之，梁的弯曲程度越大。
19. 纯弯曲: 横截面上只有弯矩没有剪力的弯曲，则被称为纯弯曲。
20. 转角: 横截面变形前后的夹角称为转角。
材料力学课后答案
材料力学课后答案材料力学是研究材料内部力学性质和行为的学科，它是材料科学与工程学的重要基础课程之一。
通过学习材料力学，我们可以了解材料的力学性能和行为，为材料的设计、加工和应用提供理论基础和指导。
在课堂学习之外，课后习题是巩固知识、提高能力的重要途径。
下面是一些材料力学课后习题的答案，希望能对大家的学习有所帮助。
1. 什么是应力？应变？它们之间的关系是什么？答，应力是单位面积上的力，通常用σ表示，其公式为σ=F/A，其中F为作用在物体上的力，A为物体的受力面积。
应变是物体单位长度的形变，通常用ε表示，其公式为ε=ΔL/L0，其中ΔL为长度变化量，L0为原始长度。
应力和应变之间的关系由杨氏模量E来描述，公式为σ=Eε。
2. 什么是弹性模量？它有哪些类型？答，弹性模量是描述材料在弹性阶段的刚度和变形能力的物理量。
常见的弹性模量包括杨氏模量、剪切模量、泊松比等。
3. 什么是拉伸、压缩、剪切？答，拉伸是指物体在外力作用下沿着其长度方向发生的形变；压缩是指物体在外力作用下沿着其长度方向发生的缩短形变；剪切是指物体在外力作用下沿着其平面内部发生的相对位移形变。
4. 什么是胶性变形？塑性变形？答，胶性变形是指材料在受力作用下发生的可逆形变，即在去除外力后，材料可以恢复到原来的形状；塑性变形是指材料在受力作用下发生的不可逆形变，即在去除外力后，材料无法完全恢复到原来的形状。
5. 什么是材料的疲劳破坏？有哪些影响因素？答，材料的疲劳破坏是指在交变应力作用下，材料在循环载荷下发生的破坏。
影响因素包括应力幅值、载荷次数、材料的强度和韧性等。
以上是对材料力学课后习题的部分答案，希望能够帮助大家更好地理解和掌握材料力学的知识。
在学习过程中，要多做习题、多思考、多讨论，相信通过努力，一定能够取得好成绩。
燕山大学研究生考试材料力学专业课练习题答案（上）
一、试作出图示各杆的轴力图。
kNa二、桁架的尺寸及受力如图所示，若kN 300=F ，杆的横截面面积，试求杆的应力。
AB 2mm 6000=A AB 解：设AB,BF,EF 三杆的轴力如图，则： 对桁架进行受力分析，有：∑=0F M84×=×F F N6002==F F N kN 6000106003×==A F N ABσMPa=100MPa三、在图示简易吊车中，为钢杆，为木杆。
木杆的横截面面积，许用应力AB AB BC []MPa 71=σ21cm 100=A ；钢杆的横截面面积，许用应力22cm 6=A BC []MPa 1602=σ。
试求许可吊重[]F 。
解：设两杆轴力如图，对铰链B 进行受力分析，有：[][][][][][][][]。
故许可吊重为杆：对杆：对4kN .40kN 4822 BC kN4.4033AB 23{30sin 30cos {22222222111111112121221============⇒==σσσσσσA F A F A F A F A F A F FF FF F F F F N N N N N N N o o四、图示桁架，杆1、2的横截面积和材料均相同，在节点处受载荷A F 作用。
从实验中测得1、2两杆的纵向线应变分别为，。
试确定载荷41100.4−×=ε42100.2−×=εF 及其方位角θ的大小。
已知：，221mm 200==A A GPa 20021==E E 。
解：设AB,AC 两杆的轴力分别为：，方向如图和21N N F Foo o 9.103124tg kN2.214)312(kN 430sin )(sin kN31230cos )(cos A kN 8AC kN 16AB 222222************===+==−==+=======θθθεσεσF F F F F F F A E A F A E A F N N N N N N 所以有：进行受力分析有：对铰链杆：对杆：对Bmm 100====A A A 五、图示结构中，为刚体，杆1、杆2、杆3的材料和横截面面积均相同，在杆的中点C 作用铅垂方向的载荷，试计算点的水平位移和铅垂位移。
华中科技大学材料力学答案1
解：桁架结构各杆均为二力杆(拉压杆)
FAx
E
FAy
A FNAE FAy FNAC
求支反力
Fx 0 FAx 0
FB
220 4 2208
M B (F ) 0 FAy
12
220kN
MA(F) 0
FB
220 4 2208 12
220kN
求杆AC和CD的轴力：
由A点的平衡条件： FNAC
-
2F
A
F +
(d) 等截面杆，最大应力在轴力最大的截 面上：
max
33
2F A
30MPa
2-4 图示一等直矩形截面杆受拉，已知F=10kN，b=5mm，h=20mm。试求α= ±45o、±135o 等四个斜截面(图示虚线)上的正应力和切应力。
解：求横截面上的应力：
F
b
F
h
F
F
10 103
100 MPa
FN3 3
F 2 2F
3F 画内力图时，可用与基线垂直的具有标长的直
3
3F
2F
FN ：
+
+
+
线段表示该线段所在截面内力值的大小。切记 不可画成阴影线(剖面线)。
2-1 画以下各杆的轴力图，并求指定截面上的内力。
2 A 2F
F1
2F
(c) 如图取隔离体，有：
2
FN2 2
1
FN1 1
2F
2F F 1
2F
解：本题实质上是要考察斜截面上的应力。由斜截面应力公式，有：
cos2
2
sin 2
由题义，要求： 2
则有： cos2 2 sin 2 tan 1
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2-1（a）解：（1）求指定截面上的轴力N1-1=2FN2-2=-2F+2F=0（2）作轴力图N3-3=F-2F+2F=F轴力图如图所示。
（b）解：（1）求指定截面上的轴力N1-1=FN2-2=-2F-qa+F=-2F-（2）作轴力图中间段的轴力方程为：N(x)=F-Fa⋅x x∈(a,0] Fa⋅a+F=-2F轴力图如图所示。
[习题2-3] 石砌桥墩的墩身高l=10m，其横截面面尺寸如图所示。
荷载F=1000kN，材料的密度ρ=2.35kg/m，试求墩身底部横截面上的压应力。
解：墩身底面的轴力为：N=-(F+G)=-F-Alρg=-1000-(3⨯2+3.14⨯1)⨯10⨯2.35⨯9.8=-3104.942(kN)23=-1000-(3⨯2+3.14⨯1)⨯10⨯2.35⨯9.8=-3104.942(kN) 2墩身底面积：A=(3⨯2+3.14⨯1)=9.14(m)因为墩为轴向压缩构件，所以其底面上的正应力均匀分布。
ζ=NA=-3104.942kN9.14m222=-339.71kPa≈-0.34MPa[习题2-5] 图示拉杆承受轴向拉力F=10kN，杆的横截面面积A=100mm2。
如以α表示斜截面与横截面的夹角，试求当α=0o,30o,45o,60o,90o时各斜截面上的正应力和切应力，并用图表示其方向。
解：斜截面上的正应力与切应力的公式为：ζα=ζ0cosαηα=ζ0sin2αNA10000N100mm式中，ζ0===100MPa，把α的数值代入以上二式得：[习题2-6] 一木桩受力如图所示。
柱的横。
截面为边长200mm的正方形，材料可认为符合胡克定律，其弹性模量E=10GPa。
如不计柱的自重，试求：（1）作轴力图；（2）各段柱横截面上的应力；（3）各段柱的纵向线应变；（4）柱的总变形。
解：（1）作轴力图NAC=-100kNNCB=-100-160=-260(kN)轴力图如图所示。
（2）计算各段上的应力ζNACA-100⨯10N200⨯200mm23AC===-2.5MPa。
ζCB=NCBA=-260⨯10N200⨯200mm23=-6.5MPa，（3）计算各段柱的纵向线应变εAC=ζACE=-2.5MPa10⨯10MPa-6.5MPa10⨯10MPa33=-2.5⨯10-4 εCB=ζCBE==-6.5⨯10-4（4）计算柱的总变形∆lAC=εAC⋅lAC+εCB⋅lCB=(-2.5⨯1500-6.5⨯1500)⨯10-4=1.35(mm)[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E,ν，试求C与D两点间的距离改变量∆CD。
解：ε=-νε=-ν'F/AE=-νFEA式中，A=(a+δ)2-(a-δ)2=4aδ，故：ε=-∆aa'Fν4Eaδ' Fν4EaδFν' ∆a=a-a=- 4Eδa=a-'=ε=- Fν4Eδ2 12CD=(2a)+(3a)342=aCD=''(a')+(3a')3422=12a'∆(CD)=CD-CD=''12(a-a)=-'12⋅Fν4Eδ=-1.003⋅Fν4Eδ[习题2-16] 简易起重设备的计算简图如图所示。
已知斜杆AB用两根63mm⨯40mm⨯4mm不等边角钢组成，钢的许用应力[ζ]=170MPa。
试问在起重量P=15kN的重物时，斜杆AB是否满足强度条件？解：（1）计算AB杆的工作应力以A结点为研究对象，其受力图如图所示。
由其平衡条件可得：∑Y=0NABsin30NABsin30-F-P=0 -2P=0NAB=4P=4⨯15=60(kN)查型钢表得：单个63mm⨯40mm⨯4mm不等边角钢的面积为：4.058cm2=405.8mm2 。
两个角钢的总面积为2⨯405.8=811.6(mm2)故AB杆的工作应力为：ζmax=60000N811.6mm2=74MPa（2）强度校核因为[ζ]=170MPa，ζmax=74MPa 即：ζmax<[ζ所以AB杆符合强度条件，即不会破坏。
第三章扭转习题解[习题3-1] 一传动轴作匀速转动，转速n=200r/min，轴上装有五个轮子，主动轮II输入的功率为60kW，从动轮，I，III，IV，V依次输出18kW，12kW，22kW 和8kW。
试作轴的扭图。
解：（1）计算各轮的力偶矩（外力偶矩）Te=9.55Nk(2) 作扭矩图[习题3-3] 空心钢轴的外径D=100mm，内径d=50mm。
已知间距为l=2.7m的两横截面的相对扭转角ϕ=1.8o，材料的切变模量G=80GPa。
试求：（1）轴内的最大切应力；（2）当轴以n=80r/min的速度旋转时，轴所传递的功率。
解；（1）计算轴内的最大切应力Ip=Wp=132116πD(1-α)=πD(1-α)=3444132116⨯3.14159⨯100⨯3.14159⨯1004⨯(1-0.5)=9203877(mm)。
443⨯(1-0.5)=184078(mm) 43式中，α=d/D。
ϕ=T⋅lGIp，T=ϕGIlp=1.8⨯3.14159/180⨯80000N/mm2700mm2⨯9203877mm4=8563014.45N⋅mm=8.563(kN⋅m)TWp8563014.45N⋅mm184078mm3ηmax===46.518MPa（2）当轴以n=80r/min的速度旋转时，轴所传递的功率T=Me=9.549Nkn=9.549⨯Nk80=8.563(kN⋅m)Nk=8.563⨯80/9.549=71.74(kW)[习题3-2] 实心圆轴的直径d=100mm，长l=1m，其两端所受外力偶矩Me=14kN⋅m，材料的切变模量G=80GPa。
试求：（1）最大切应力及两端面间的相对转角；（2）图示截面上A、B、C三点处切应力的数值及方向；（3）C点处的切应变。
解：（1）计算最大切应力及两端面间的相对转角ηmax= TWp=MeWp116。
116式中，Wp=πd3=⨯3.14159⨯1003=196349(mm)。
故：3ηmax=MeWp=14⨯10N⋅mm196349mm3=71.302MPaϕ=T⋅lGIp132式中，Ip=πd4=132⨯3.14159⨯1004=9817469(mm)。
故：4ϕ=T⋅lGIp=14000N⋅m⨯1m80⨯10N/m⨯9817469⨯1092-12m4=0.0178254(rad)=1.02o（2）求图示截面上A、B、C三点处切应力的数值及方向ηA=ηB=ηmax=71.302MPa 由横截面上切应力分布规律可知：ηC=12ηB=0.5⨯71.302=35.66MPaA、B、C三点的切应力方向如图所示。
（3）计算C点处的切应变γC=ηCG=35.66MPa80⨯10MPa3=4.4575⨯10-4≈0.446⨯10-3o[习题3-7 图示一等直圆杆，已知d=40mm，a=400mm，G=80GPa，ϕDB=1。
试求：（1）最大切应力；（2）截面A相对于截面C的扭转角。
解：（1）计算最大切应力从AD轴的外力偶分布情况可知：TAB=TCD=Me，TBC=0。
ϕDB=∑GITilip=TDC⋅lDCGIp+TCB⋅lCBGIp=Me⋅aGIp+0⋅aGIp=MeaGIpMe=GIpϕa式中，Ip=GIpϕaMe132πd4=132⨯3.14159⨯4024=251327(mm)。
故：44Me==80000N/mm⨯251327mm 400mm⋅3.14159180=877296N⋅mmηmax=Wp116116式中，Wp=ηmax=Meπd3=⨯3.14159⨯403=12566(mm)。
故：3Wp=877296N⋅mm12566mm3=69.815MPa（2）计算截面A相对于截面C的扭转角ϕAC= ∑GITilip=TAB⋅lABGIp+TBC⋅lBCGIp=Me⋅2apGI+0⋅aGIp=2MeaGIp=2ϕDB=2o[习题3-12] 已知实心圆轴的转速n=300r/min，传递的功率p=330kW，轴材料的许用切应力[η]=60MPa，切变模量G=80GPa。
若要求在2m长度的相对扭转角不超过1o，试求该轴的直径。
解：ϕ=T⋅lGIP=MelGIp≤1⨯π180式中，Me=9.549180MelNkn=9.549⨯330300=10.504(kN⋅m)；Ip=132πd。
故：4Ip≥πG4132π⋅d≥180MelπGd≥32⨯180MelπG2=32⨯180⨯10.504⨯10N⋅mm⨯2000mm3.14⨯80000N/mm226=111.292mm取d=111.3mm。
[习题3-14] 阶梯形圆杆，AE段为空心，外径D=140mm，内径d=100mm；BC段为实心，直径d=100mm。
外力偶矩MA=18kN⋅m，MB=32kN⋅m，MC=14kN⋅m，'o许用切应力[η]=80MPa，许可单位长度扭转角[ϕ]=1.2/m，切变模G=80GPa。
试校核该轴的强度和刚度。
解：（1）AB段的强度与刚度校核TAB=-Mηmax,AB=A=-18kN⋅m TABWp116 116100140 式中，Wp=πD(1-α)=634⨯3.14159⨯1403⨯[1-()]=398533(mm) 43ηmax,AB=ϕl|TAB|Wp==18⨯10N⋅mm398533mm1803=45.166MPa<[η]=80MPa 符合度条件。
ϕ'AB=|TAB|GI4⨯pπ4 132100140式中，Ip=ϕ'AB132πD(1-α)=180⨯3.14159⨯1404⨯[1-()]=27897319(mm) 44=ϕl=|TAB|GIp⨯π=18000N⋅m⨯18080⨯10N/m⨯27897319⨯1092-12m⨯3.144=0.462(/m)<[ϕ]=1.2/mo'o符合刚度条件。
（2） BC段的强度与刚度校核TBC=MC=14kN⋅mηmax,BC=TBCWp116 1166 式中，Wp=πd3=⨯3.14159⨯1003=196349(mm) 3ηm ax,AB=ϕlTBCWp==14⨯10N⋅mm196349mm1803=71.302MPa<[η]=80MPa 符合度条件。
ϕ'BC=TBCGI4⨯pπ1 式中，Ip=ϕ'BC132πd=32⨯3.14159⨯1004=9817469(mm) 4=ϕl=TBCGIp⨯180π=14000N⋅m⨯18080⨯10N/m⨯9817469⨯1092-12m⨯3.144=1.02(/m)<[ϕ]=1.2/mo'o符合刚度条件。