2005级材料力学期末统考试卷80学时B卷(06-07第二学期)

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华南理工大学期末考试
《材料力学》试卷（2005级 B 卷）
注意事项：1. 考前请将密封线内填写清楚； 2. 所有答案请直接答在试卷上； 3．考试形式：闭卷；
4. 本试卷共 六 大题，满分100分， 考试时间120分钟。

题 号 一 二 三 四 五 六 总 分 得 分 评卷人
一、简单计算题（共30分）
1． 重量为Q 的重物自由下落冲击梁的B 点，梁的抗弯刚度EI 为常量，若Q 、
EI 、l 、h 均已知，试推出B 的转角θB 的表达式。

（6分）
2．试求图示交变应力的循环特征r 、应力幅值a σ。

（4分）
3．图示为某构件内危险点的应力状态（图中应力单位为MPa ），试分别求
其第二、第四强度理论的相当应力2r σ、4r σ（3.0=ν）。

（6分）
_____________ ________
姓名 学号
学院 专业 座位号
( 密 封 线 内 不 答 题 ) …………………………密………………………………………………封………………………………………线……………………………………
4． 直径为d 的圆柱放在直径为D =3d 、厚为t 的圆形基座上，地基对基座
的支反力为均匀分布，圆柱承受轴向压力P ，试求基座剪切面的剪力Q 。

（6分）
5. 试求图示悬臂梁自由端B 的挠度。

（4分）
6．如下结构中，OA 为刚性杆，杆2的长度短了 ，现强行将三杆装配，试
写出变形协调方程。

（4分）
P D
d
t
l
m
x
B
A
EI
y
a
C
二、已知q 、a ，试作梁的剪力图和弯矩图。

（12分）
三、平面刚架如图所示，EI 为常量，试用能量法求出A 、C 处的约束力。

（16分）
四、横截面为b ×h 的矩形截面梁如图所示，已知：h ＝2b ＝5.2cm ，F ＝1kN ，q ＝1kN/m ，材料的许用应力为[σ]＝140MPa 。

试校核该梁的正应力强度。

（10分）
2
1 C
B
A
O D a a
l
δ
4m
F =1kN 1m
C B
A
h
q =1kN/m
五、圆截面杆，受横向外力F 和绕轴线的外力偶0m 作用。

由实验测得杆表面A
点处沿轴线方向的线应变4
0104-⨯= ε，杆表面B 点处沿与轴线成45︒方向
的线应变4
451075.3-⨯= ε。

材料的弹性模量E = 200GPa ，泊松比v = 0.25，
许用应力[σ] = 180MPa 。

试按第三强度理论校核杆的强度。

（16分）
F a
A
B
F
F F
a
A
B
d
450
m 0
m 0
六、图示支架，斜杆BC 为圆截面杆，直径d = 45mm 、长度l =1.25m ，材料为优质碳钢，比例极限p σ=200MPa ，弹性模量E =200GPa 。

若[n ]st = 4，试按BC 杆的稳定性确定支架的许可载荷][F 。

（16分）
一、简单计算题（共30分）
1． 重量为Q 的重物自由下落冲击梁的B 点，梁的抗弯刚度EI 为常量，若Q 、
EI 、l 、h 均已知，试推出B 的转角θB 的表达式。

（6分） st
d h
K ∆+
+=211 （2分） EI Ql st 33
=∆ （1分）
EI
Ql st 22
=
θ （1分）
EI Ql Ql EIh d 26112
3⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛++=θ（顺时针） （2分）
2．试求图示交变应力的循环特征r 、应力幅值a σ。

（4分）
分）
（分）（2MPa 202
)
10(302
231
min
max max min =--=
-=-==
σσσσσa r
3．图示为某构件内危险点的应力状态（图中应力单位为MPa ），试分别求
其第二、第四强度理论的相当应力2r σ、4r σ（3.0=ν）。

（6分）
601=σMPa ，（1分） 06.562=σMPa ，（1分） 06.163-=σMPa （1分）
482=r σ MPa ，（1分）17.744=r σ MPa （2分）
4． 直径为d 的圆柱放在直径为D =3d 、厚为t 的圆形基座上，地基对基座
的支反力为均匀分布，圆柱承受轴向压力P ，试求基座剪切面的剪力Q 。

（6分）
P d
t
24
1D P q π=
， （1分）
041
2=⋅--d q Q P π， （2分）
P D P d P Q 98
4
14
122=-=ππ （2分）
作图1分
5. 试求图示悬臂梁自由端B 的挠度。

（4分）
EI ma w C 22=；（1分） EI
ma C =θ （1分） )2
()(a
l EI ma a l w w C C B -=-+=θ （2分）
6．如下结构中，OA 为刚性杆，杆2的长度短了δ，现强行将三杆装配，试
写出变形协调方程。

（4分）
212l l ∆-=∆δ
x
B
A
y
Q
二、已知q 、a ，试作梁的剪力图和弯矩图。

（12分）
（6分）
（6分）
三、平面刚架如图所示，EI 为常量，试用能量法求出A 、C 处的约束力。

（16分）
)
4430))((1))((1)
4()4(,0
0000分（得：分段：
分段：l
M F dx l l F M EI dx x x F EI l
M l
F M M AB x M x F M BC C C l
C l CH C C ==--⎰+--⎰=
∆-=-=-=-= 支座A 处的约束反力：
s
F qa
qa
qa
M 2qa 2
qa 2
21qa F C
1
=P B C
;430
l
M F Ax =
(→) （1分） ;0=Ay F （1分）
04
1
M M A =（顺时针） （2分）
四、横截面为b ×h 的矩形截面梁如图所示，已知：h ＝2b ＝5.2cm ，F ＝1kN ，q ＝1kN/m ，材料的许用应力为[σ]＝140MPa 。

试校核该梁的正应力强度。

（10分）
画出正确的弯矩图，
或写出B 、D 截面的弯矩值。

kN F A 75.1= （1分） kN F B 25.3= （1分）
m x 75.1= （1分）
m kN M B ⋅-=1 （1分） m kN M D ⋅=53.1 （2分）
m kN M M D ⋅==53.1max （1分）
F =1C h
[]σσ<=⨯⨯⨯⨯=
=
-MPa W M z
6.130102.56.26
1
1053.1623
max max （3分）
该梁符合正应力强度要求。

五、圆截面杆，受横向外力F 和绕轴线的外力偶0m 作用。

由实验测得杆表面A
点处沿轴线方向的线应变4
0104-⨯= ε，杆表面B 点处沿与轴线成45︒方向的线
应变4
451075.3-⨯= ε。

材料的弹性模量E = 200GPa ，泊松比v = 0.25，许用应力
[σ] = 180MPa 。

试按第三强度理论校核杆的强度。

（16分）
中间段为纯弯曲和扭转的组合变形，画出A 、B 点处的单元体：
（A 点处的单元体） （2分） （B 点处的单元体） （2分）
x A σσσ==0； （2分） xy B A τττ==， （2分） A 点为危险点 （1分）
则有：
, MPa 8000===εE σσx （2分）
MPa 2.59)
1(45=+=
νετ E xy （2分）
][MPa 2.14442
23στσσ<=+=xy x r （3分）
六、图示支架，斜杆BC 为圆截面杆，直径d = 45mm 、长度l =1.25m ，材料为优质碳钢，比例极限p σ=200MPa ，弹性模量E =200GPa 。

若[n ]st = 4，试按BC 杆的稳定性确定支架的许可载荷][F 。

（16分）
,045sin 0
0=-⋅=∑F F F
B
BC y
取节点
F F BC =⋅
2
2
（3分） 杆取CD
3
9910
6200109
200143..E
πP
P =⨯⨯⨯==σλ（3分）
λp
d l i μl λ>=⨯===
1.111045.04
25.14
（3分） ∴ 可以使用Euler 公式 （1分）
)kN (9.25364)25.11(2045.01020014.3)(49322=⨯⨯⨯⨯⨯==-l EI F Cr
BC μπ （3分）
)
kN (9.444
9
.2532222][===
∴-n F F st Cr BC （3分）
F
F BC
F AB
B。