工程力学试题答案

工程力学试题答案
一、选择题
1. 工程力学中，下列哪个原理是描述物体在受力后，其形变与受力成正比，且在撤去力后能恢复原状的性质？
A. 弹性原理
B. 塑性原理
C. 屈服原理
D. 疲劳原理
答案：A
2. 在简单拉伸或压缩的情况下，下列哪项参数是衡量材料抗变形能力的指标？
A. 屈服强度
B. 抗拉强度
C. 弹性模量
D. 泊松比
答案：C
3. 材料在外力作用下发生形变，当外力去除后，形变能完全恢复的是哪种材料？
A. 弹性材料
B. 塑性材料
C. 粘弹性材料
D. 脆性材料
答案：A
4. 根据胡克定律，弹性体的应力与应变之间的关系是：
A. 正比
B. 反比
C. 线性
D. 二次
答案：C
5. 在工程力学中，下列哪个参数用来描述材料在受力时抵抗断裂的能力？
A. 硬度
B. 韧性
C. 延展性
D. 抗拉强度
答案：D
二、填空题
1. 在工程力学中，__________定律说明了作用于物体上的力与物体质
量及加速度的乘积之间的关系。

答案：牛顿第二
2. 当一个物体受到多个力的作用时，这些力的合力可以等效为作用在
一点的单一力，这个点被称为__________。

答案：合力的作用点
3. 在材料力学中，__________是指材料在外力作用下抵抗永久形变的
能力。

答案：屈服强度
4. 材料的__________是指在拉伸过程中，材料承受最大负荷时的应力。

答案：抗拉强度
5. 对于均质、各向同性的线性弹性材料，其应力和应变之间的关系可
以用__________定律来描述。

答案：胡克
三、简答题
1. 请简述牛顿第一定律的内容。

答：牛顿第一定律，也称为惯性定律，指出如果没有外力作用，一个物体将保持静止状态或匀速直线运动状态不变。

2. 描述静定结构和超静定结构的区别。

答：静定结构是指结构的反力和内力可以通过平衡方程直接计算得出的结构，而超静定结构则是指结构的反力和内力不能仅通过平衡方程求解，还需要利用变形协调条件和兼容性条件来确定。

3. 说明弹性模量在工程力学中的意义。

答：弹性模量是衡量材料在弹性范围内抵抗形变的能力的物理量，它反映了材料的刚度大小。

弹性模量越大，材料在受力时形变越小，表示材料越硬。

4. 何为应力集中现象？举例说明其在工程中的应用和影响。

答：应力集中是指在材料的某些局部区域，由于几何形状、加载方式或材料缺陷等原因，应力值显著高于周围区域的现象。

例如，在螺栓孔周围，由于应力的局部集中，可能会导致裂纹的形成和扩展，影响结构的疲劳寿命。

5. 阐述泊松比的概念及其在工程设计中的重要性。

答：泊松比是描述材料在单轴拉伸或压缩时，横向应变与纵向应变之比的物理量。

在工程设计中，泊松比对于预测和控制结构的变形行为至关重要，尤其是在复杂的加载条件下，泊松比可以帮助工程师准确计算材料的变形和应力分布。

四、计算题
1. 一根直径为20mm的钢棒，在受到100kN的拉力作用下，计算其应
变。

答：首先计算钢棒的截面积A=π(D/2)^2，其中D为直径，代入数值得A=3.14×(0.02/2)^2=3.14×(0.01)^2。

然后，根据应力定义σ=F/A，计算应力σ=100,000/3.14×(0.01)^2。

最后，根据胡克定律，应变ε=σ/E，其中E为弹性模量，对于钢材，E≈200GPa=200×10^9Pa。

代入数值计算得ε=σ/E。

2. 一块长200mm，宽100mm的铝板，在受到均匀分布载荷q=2kN/m的条件下，计算其最大弯曲应力。

答：根据弯曲应力公式σ=qL^2/(8I)，其中L为跨度，I为截面惯性矩。

对于矩形截面，I=bh^3/12，其中b为宽度，h为高度。

代入数值计算I，然后代入应力公式。