材料力学答案单辉祖版全部答案
材料力学(单辉祖)课后习题答案
2-21 .......................................................................................................................................................8
第一章 绪 论
题号
页码
1-3 .....................................................................................................................................................1
= 152.8MPa
查题 2-6 图 σ − ε 曲线，知该杆的轴向应变为 ε = 0.0022 = 0.22%
拉力作用时，有
∆l = lε = (0.200m) × 0.0022 = 4.4 ×10−4 m = 0.44mm
拉力卸去后， ∆l = 0 2. F = 20kN 时
σ
=
F A
=
4 × 20 ×103 N π × 0.0102 m2
=
−49.2MPa
杆内的最大正应力与最大切应力分别为
σ max = σ = 100MPa
τ max
=
σ 2
=
50MPa
2-5 某材料的应力-应变曲线如图所示，图中还同时画出了低应变区的详图。试确定
材料的弹性模量 E、比例极限 σ p 、屈服极限 σ s 、强度极限 σ b 与伸长率 δ ，并判断该材料属于
分别为
FN
=
1 2
σmax A
《材料力学》答案_材料力学单辉祖答案
《材料力学》答案_材料力学单辉祖答案. 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.a = d / D。
其抗扭截面系数为（）A B C D A. A B. B C. C D. 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。
工程力学(静力学与材料力学)课后习题答案(单辉祖)
1-1试画出以下各题中圆柱或圆盘的受力图。
与其它物体接触处的摩擦力均略去。
解：1-2 试画出以下各题中AB杆的受力图。
A(BF((W(AW(F(F(F(FW(AW(FBDB解：1-3 试画出以下各题中AB 梁的受力图。
B(BB(F BF(FB (DB F F(FB((B F(BB1-4 试画出以下各题中指定物体的受力图。
(a) 拱ABCD ；(b) 半拱AB 部分；(c) 踏板AB ；(d) 杠杆AB ；(e) 方板ABCD ；(f) 节点B 。
解：B(B F (W ((D(F Bx(DC(D((B(WB(1-5 试画出以下各题中指定物体的受力图。
(a) 结点A ，结点B ；(b) 圆柱A 和B 及整体；(c) 半拱AB ，半拱BC 及整体；(d) 杠杆AB ，切刀CEF 及整体；(e) 秤杆AB ，秤盘架BCD 及整体。
(DCD(B(BF D(F CC(WB(F AB F BC((C(A(解：(a)(b)(c)AF ABF ATF AF BAFCC’CD((e)D DC’2-2 杆AC 、BC 在C 处铰接，另一端均与墙面铰接，如图所示，F 1和F 2作用在销钉C 上，F 1=445 N ，F 2=535 N ，不计杆重，试求两杆所受的力。
解：(1) 取节点C 为研究对象，画受力图，注意AC 、BC 都为二力杆，(2) 列平衡方程：12140 sin 600530 cos6005207 164 o y AC o x BC AC AC BC F F F F F F F F F N F N=⨯+-==⨯--=∴==∑∑ AC 与BC 两杆均受拉。
2-3 水平力F 作用在刚架的B 点，如图所示。
如不计刚架重量，试求支座A 和D 处的约束力。
解：(1) 取整体ABCD 为研究对象，受力分析如图，画封闭的力三角形：FF43xFF F AF D(2) 由力三角形得211 1.122D A D D A F F FF F BC AB AC F F F F F =====∴===2-4 在简支梁AB 的中点C 作用一个倾斜45o 的力F ，力的大小等于20KN ，如图所示。
材料力学答案单辉祖版全部答案（20220201011547）
第二章轴向拉压应力与材料的力学性能2-1试画图示各杆的轴力图。
题2-1图解：各杆的轴力图如图2-1所示。
图2-12-2试画图示各杆的轴力图，并指出轴力的最大值。
图a与b所示分布载荷均沿杆轴均匀分布，集度为q。
题2-2图(a)解：由图2-2a(1)可知，qxqaxF2)(N轴力图如图2-2a(2)所示，qaF2m ax,N图2-2a(b)解：由图2-2b(2)可知，qaF RqaFxF R1N)(22R2N2)()(qxqaaxqFxF轴力图如图2-2b(2)所示，qaF max N,图2-2b2-3图示轴向受拉等截面杆，横截面面积A =500mm 2，载荷F =50kN 。
试求图示斜截面m -m 上的正应力与切应力，以及杆内的最大正应力与最大切应力。
题2-3图解：该拉杆横截面上的正应力为100MPaPa 1000.1m 10500N10508263－AFσ斜截面m -m 的方位角，50α故有MPa3.41)50(cos MPa 100cos 22ασσMPa2.49)100sin(MPa 502sin 2αστα杆内的最大正应力与最大切应力分别为MPa100max σσMPa 502maxστ2-5某材料的应力-应变曲线如图所示，图中还同时画出了低应变区的详图。
试确定材料的弹性模量E 、比例极限p、屈服极限s、强度极限b与伸长率，并判断该材料属于何种类型（塑性或脆性材料）。
题2-5解：由题图可以近似确定所求各量。
220GPaPa 102200.001Pa10220ΔΔ96εσEMPa 220pσ, MPa240sσMPa 440bσ, %7.29δ该材料属于塑性材料。
2-7一圆截面杆，材料的应力-应变曲线如题2-6图所示。
若杆径 d =10mm ，杆长l =200mm ，杆端承受轴向拉力F = 20kN 作用，试计算拉力作用时与卸去后杆的轴向变形。
题2-6图解：255MPaPa 1055.2m0.010πN 102048223AF σ查上述εσ曲线，知此时的轴向应变为%39.00039.0ε轴向变形为mm780m 108700390m)2000(Δ4....l εl拉力卸去后，有00364.0eε，00026.0p ε故残留轴向变形为0.052mm m 105.2000260(0.200m)Δ5p.l εl2-9图示含圆孔板件，承受轴向载荷F 作用。
《材料力学》答案_材料力学单辉祖答案
《材料力学》答案_材料力学单辉祖答案. 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 C D A. A B. B C. C D. 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。
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解：
，
故 因为
故
圈
返回
3-12(3-23) 图示矩形截面钢杆承受一对外力偶矩
切变模量
，试求：
（1）杆内最大切应力的大小、位置和方向；
（2）横截面矩边中点处的切应力；
。已知材料的
（3）杆的单位长度扭转角。
解：
，
，
由表得
MPa
返回
第四章 弯曲应力
4-1 4-2 4-3 4-4 4-5 4-6 4-7 4-8 4-9 4-10 下页 4-1(4-1) 试求图示各梁中指定截面上的剪力和弯矩。 解：（a）
解：取消 A 端的多余约束，以 用下杆产生缩短变形。
代之，则
（伸长），在外力作
因为固定端不能移动，故变形协调条件为：
故
故 返回
6-2 图示支架承受荷载
别为
，
各杆由同一材料制成，其横截面面积分
和
。试求各杆的轴力。
解：设想在荷载 F 作用下由于各杆的变形，节点 A 移至 。此时各杆的变形
及 充方程。
如图所示。现求它们之间的几何关系表达式以便建立求内力的补
由附录Ⅳ得
返回 5-5(5-18) 试按迭加原理求图示梁中间铰 C 处的挠度 ，并描出梁挠曲线的 大致形状。已知 EI 为常量。
解：（a）由图 5-18a-1
（b）由图 5-18b-1 = 返回
5-6(5-19)
试按迭加原理求图示平面折杆自由端截面
C 的铅垂位移和水平位移。已知杆各段的横截面面积均为 A，弯曲刚度均为 EI。
及横截面上最大弯曲
得：
由几何关系得： 于是钢尺横截面上的最大正应力为：
返回
第五章 梁弯曲时的位移
5-1 5-2 5-3 5-4 5-5 5-6 5-7 5-8 5-1(5-13) 试按迭加原理并利用附录 IV 求解习题 5-4。
材料力学答案_单辉祖_习题答案第3版.
(2）考虑变形
（1）
比较式（1）、（2），取 返回
（2）
3-7(3-16) 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
，
，
。已知：
，
，
。试校核该轴的强度和刚度。
解：扭矩图如图（a） （1）强度
=
= 故强度满足。 （2）刚度
， BC 段强度基本满足
作用在轴两端面内的外力偶矩为 180
。试确定管中的最大切应力，并求
管内的应变能。已知材料的切变模量
。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 解：
3-11(3-21) 簧杆直径 作用，弹簧的平均直径为
mm 的圆柱形密圈螺旋弹簧，受拉力
mm，材料的切变模量
。试求：
（1）簧杆内的最大切应力；
（2）为使其伸长量等于 6mm 所需的弹簧有效圈数。
知屋面承受集度为
的竖直均布荷载。试求拉杆 AE 和 EG 横截面上的
应力。
解：
=
1） 求内力
取 I-I 分离体
得
（拉）
取节点 E 为分离体
，
故
（拉）
2） 求应力
75×8 等边角钢的面积 A=11.5 cm2
(拉)
（拉）
返回
2-5(2-6) 图示拉杆承受轴向拉力
，杆的横截面面积
如以 表示斜截面与横截面的夹角，试求当
第 二 章
轴 向 拉伸和压缩
2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8 2-9
下
页
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。
材料力学答案单辉祖版全部答案汇编
第二章轴向拉压应力与材料的力学性能2-1试画图示各杆的轴力图。
题2-1图解：各杆的轴力图如图2-1所示。
图2-12-2试画图示各杆的轴力图，并指出轴力的最大值。
图a与b所示分布载荷均沿杆轴均匀分布，集度为q。
题2-2图(a)解：由图2-2a(1)可知，qxqaxF-=2)(N轴力图如图2-2a(2)所示，qaF2m ax,N=图2-2a(b)解：由图2-2b(2)可知，qaF=RqaFxF==R1N)(更多精品文档更多精品文档22R 2N 2)()(qx qa a x q F x F -=--=轴力图如图2-2b(2)所示，qa F =m ax N,图2-2b2-3 图示轴向受拉等截面杆，横截面面积A =500mm 2，载荷F =50kN 。
试求图示斜截面m -m 上的正应力与切应力，以及杆内的最大正应力与最大切应力。
题2-3图解：该拉杆横截面上的正应力为100MPa Pa 1000.1m10500N10508263=⨯=⨯⨯==－A F σ 斜截面m -m 的方位角，50-=α故有MPa 3.41)50(cos MPa 100cos 22=-⋅== ασσαMPa 2.49)100sin(MPa 502sin 2-=-⋅== αστα杆内的最大正应力与最大切应力分别为MPa 100max ==σσMPa 502max ==στ 2-5 某材料的应力-应变曲线如图所示，图中还同时画出了低应变区的详图。
试确定材料的弹性模量E 、比例极限p σ、屈服极限s σ、强度极限b σ与伸长率δ，并判断该材料属于何种类型（塑性或脆性材料）。
题2-5解：由题图可以近似确定所求各量。
220GPa Pa 102200.001Pa 10220ΔΔ96=⨯=⨯≈=εσE更多精品文档MPa 220p ≈σ, MPa 240s ≈σMPa 440b ≈σ, %7.29≈δ该材料属于塑性材料。
2-7 一圆截面杆，材料的应力-应变曲线如题2-6图所示。
材料力学（单辉祖版）完整课后习题答案-9
第九章复杂应力状态强度问题题号页码9-4 (1)9-5 (3)9-8 (4)9-9 (5)9-10 (7)9-14 (8)9-16 (10)9-17 (11)9-18 (13)9-19 (14)9-22 (16)9-23 (16)9-24 (17)9-25 (18)9-26 (18)9-27 (20)9-28 (21)(也可通过左侧题号书签直接查找题目与解)9-4试比较图示正方形棱柱体在下列两种情况下的相当应力r3σ，弹性常数E和µ均为已知。
(a) 棱柱体轴向受压；(b) 棱柱体在刚性方模中轴向受压。
题9-4图(a)解：对于棱柱体轴向受压的情况（见题图a），三个主应力依次为0，===σσσ−σ132由此可得第三强度理论的相当应力为σσσσ=−=31r3 (a)(b)解：对于棱柱体在刚性方模中轴向受压的情况（见题图b ），可先取受力微体及坐标如图9-4所示，然后计算其应力。
图9-4由图9-4可得σσy −=根据刚性方模的约束条件，有 0)]([1=+−=z y x x σσµσE ε即)(z y x σσµσ+=注意到x z σσ=故有 σµµσσz x −−==1三个主应力依次为 σσσµµσσ−=−−==3211，由此可得其相当应力为 σµµσσσ−−=−=12131r3 (b)比较：按照第三强度理论，(a)与(b)两种情况相当应力的比值为µµσσr b a 211)r3()r3(−−==1>r ，这表明加刚性方模后对棱柱体的强度有利。
9-5 图示外伸梁，承受载荷F = 130 kN 作用，许用应力[σ]=170 MPa 。
试校核梁的强度。
如危险点处于复杂应力状态，采用第三强度理论校核强度。
题9-5图解：1.内力分析由题图可知，+B 截面为危险截面，剪力与弯矩均为最大，其值分别为 m N 1080.7m 600.0N 10130 kN 130432S ⋅×=××====Fl M F F ，2．几何量计算34324max ,)(343)(343545433m 1090.2]m )0137.0140.0(0085.0211023.2[2m 1023.2)m 20137.0140.0(0137.0122.0m 1005.5m 140.01007.7m 1007.712)0137.02280.0()0085.0122.0(12280.0122.0[−−−−−−×=−××+×==×=−××=×=×=×=×−×−−×=z a z b z z z S S S W I 式中的足标b ，系指翼缘与腹板的交界点，足标a 系指上翼缘顶边中点。
材料力学答案第三版单辉祖
材料⼒学答案第三版单辉祖第⼆章轴向拉压应⼒与材料的⼒学性能2-1试画图⽰各杆的轴⼒图。
题2-1图解：各杆的轴⼒图如图2-1所⽰。
图2-12-2试画图⽰各杆的轴⼒图，并指出轴⼒的最⼤值。
图a与b所⽰分布载荷均沿杆轴均匀分布，集度为q。
题2-2图(a)解：由图2-2a(1)可知，=2()F-xqxqaN轴⼒图如图2-2a(2)所⽰，qa F 2m ax ,N =图2-2a(b)解：由图2-2b(2)可知， qa F =R qa F x F ==R 1N )(22R 2N 2)()(qx qa a x q F x F -=--=轴⼒图如图2-2b(2)所⽰，qa F =max N,图2-2b2-3 图⽰轴向受拉等截⾯杆，横截⾯⾯积A =500mm 2，载荷F =50kN 。
试求图⽰斜截⾯m -m 上的正应⼒与切应⼒，以及杆内的最⼤正应⼒与最⼤切应⼒。
题2-3图解：该拉杆横截⾯上的正应⼒为100MPa Pa 1000.1m10500N 10508263=?=??==－A F σ斜截⾯m -m 的⽅位⾓，ο50-=α故有 MPa 3.41)50(cos MPa 100cos 22=-?==οασσαMPa 2.49)100sin(MPa 502sin 2-=-?==οαστα杆内的最⼤正应⼒与最⼤切应⼒分别为MPa 100max ==σσMPa 502max ==στ 2-5 某材料的应⼒-应变曲线如图所⽰，图中还同时画出了低应变区的详图。
试确定材料的弹性模量E 、⽐例极限p σ、屈服极限s σ、强度极限b σ与伸长率δ，并判断该材料属于何种类型（塑性或脆性材料）。
题2-5解：由题图可以近似确定所求各量。
220GPa Pa 102200.001Pa10220ΔΔ96=?=?≈=εσEMPa 220p ≈σ, MPa 240s ≈σMPa 440b ≈σ, %7.29≈δ该材料属于塑性材料。
2-7 ⼀圆截⾯杆，材料的应⼒-应变曲线如题2-6图所⽰。
工程力学(静力学与材料力学)课后习题答案(单辉祖)doc资料
工程力学(静力学与材料力学)课后习题答案(单辉祖)精品文档，放心下载，放心阅读1-1试画出以下各题中圆柱或圆盘的受力图。
与其它物体接触处的摩擦力均略精品文档，超值下载解：1-2 试画出以下各题中AB杆的受力图。
(a)(b)(c)(d)A(e)(a)(c)(d)A(e)解：1-3 试画出以下各题中AB 梁的受力图。
(d)(e)(c)(a)(b)(a)(b)(c)(a)(c)F (b)1-4 试画出以下各题中指定物体的受力图。
(a) 拱ABCD ；(b) 半拱AB 部分；(c) 踏板AB ；(d) 杠杆AB ；(e) 方板ABCD ；(f) 节点B 。
(d) (e)(a)F (b) W(c)(d)DF Bx(a)(b)(c)(d) D(e)W(f)解：1-5 试画出以下各题中指定物体的受力图。
(a) 结点A ，结点B ；(b) 圆柱A 和B 及整体；(c) 半拱AB ，半拱BC 及整体；(d) 杠杆AB ，切刀CEF 及整体；(e) 秤杆AB ，秤盘架BCD 及整体。
(a)D(b)CB(c)BF D(d)F C(e)WB (f)F AB F BC(b)解：(a)(b)(c)AF ATF AF BAFCAA C’C(e)(e)DDB2-2 杆AC 、BC 在C 处铰接，另一端均与墙面铰接，如图所示，F 1和F 2作用在销钉C 上，F 1=445 N ，F 2=535 N ，不计杆重，试求两杆所受的力。
解：(1) 取节点C 为研究对象，画受力图，注意AC 、BC 都为二力杆，(2) 列平衡方程：12140 sin 600530 cos6005207 164 o y AC o x BC AC AC BC F F F F F F F F F N F N=⨯+-==⨯--=∴==∑∑ AC 与BC 两杆均受拉。
2-3 水平力F 作用在刚架的B 点，如图所示。
如不计刚架重量，试求支座A 和D 处的约束力。
解：(1) 取整体ABCD 为研究对象，受力分析如图，画封闭的力三角形：F 1F FF F AF D(2) 由力三角形得211 1.1222D A D D A F F FF F BC AB AC F F F F F =====∴===2-4 在简支梁AB 的中点C 作用一个倾斜45o 的力F ，力的大小等于20KN ，如图所示。
材料力学参考答案三版单辉祖北航教材
由图可知， 及 的形心位置（竖向）依次为
由
可得 的形心位置为
曲边三角形截面对 轴的惯性矩为
于是得
A-9试计算图示截面对水平形心轴z的惯性矩。
题A-9图
(a)解：1.确定形心位置（到顶边之距为 ）
2．计算惯性矩
(b)解：根据教材附录 第4行的公式，可直接计算惯性矩，
(c)解：1.确定形心位置（到大圆水平直径之距为 ）
根据转轴公式，
将相关表达式代入上式，得
A-12图示矩形截面，试确定A点的主轴方位及截面对该主轴的惯性矩。
题A-12图
解：坐标取如图A-12，并设边长 ， ，于是有
图A-12
依据主轴方位与主惯性矩公式，得
A-13试求图示各截面的主形心轴位置及主形心惯性矩。
题A-13图
(a)解：坐标示如图A-13a， 为截面形心。
图A-13a
由
得
最后得到
(b)解：坐标示如图A-13b，有
图A-13b
由
得
从而得
于是得
图A-2b
且 在 与 之间变化，而
由此可得
A-4试计算图示截面对水平形心轴z的惯性矩。
题A-4图
解：显然，
A-5试计算图a所示正六边形截面对水平形心轴z的惯性矩。
题A-5图
解：由图b可以看出，
所以，ADB对z轴的惯性矩为
中部矩形截面对z轴的的惯性矩为
于是得整个六边形截面对z轴的惯性矩为
A-6试计算图示截面对水平形心轴z的惯性矩。
结果为负值，表示形心 在大圆水平直径上方。
2．计算惯性矩
A-10试证明下列截面的形心轴均为主形心轴，且截面对这些主形心轴的惯性矩均相同。
材料力学问题详解单辉祖版全部问题详解
材料⼒学问题详解单辉祖版全部问题详解第⼆章轴向拉压应⼒与材料的⼒学性能2-1 试画图⽰各杆的轴⼒图。
题2-1图解：各杆的轴⼒图如图2-1所⽰。
图2-12-2试画图⽰各杆的轴⼒图，并指出轴⼒的最⼤值。
图a 与b 所⽰分布载荷均沿杆轴均匀分布，集度为q 。
题2-2图(a)解：由图2-2a(1)可知，qx qa x F -=2)(N轴⼒图如图2-2a(2)所⽰，qa F 2m ax ,N =图2-2a(b)解：由图2-2b(2)可知， qa F =R qa F x F ==R 1N )(22R 2N 2)()(qx qa a x q F x F -=--=轴⼒图如图2-2b(2)所⽰，qa F =m ax N,图2-2b2-3 图⽰轴向受拉等截⾯杆，横截⾯⾯积A =500mm 2，载荷F =50kN 。
试求图⽰斜截⾯m -m 上的正应⼒与切应⼒，以及杆的最⼤正应⼒与最⼤切应⼒。
题2-3图解：该拉杆横截⾯上的正应⼒为100MPa Pa 1000.1m10500N10508263=?=??==－A F σ斜截⾯m -m 的⽅位⾓， 50-=α故有MPa 3.41)50(cos MPa 100cos 22=-?==ασσαMPa 2.49)100sin(MPa 502sin 2τα杆的最⼤正应⼒与最⼤切应⼒分别为MPa 100max ==σσMPa 502max ==στ 2-5 某材料的应⼒-应变曲线如图所⽰，图中还同时画出了低应变区的详图。
试确定材料的弹性模量E 、⽐例极限p σ、屈服极限s σ、强度极限b σ与伸长率δ，并判断该材料属于何种类型（塑性或脆性材料）。
题2-5解：由题图可以近似确定所求各量。
220GPa Pa 102200.001Pa 10220ΔΔ96=?=?≈=εσEMPa 220p ≈σ, MPa 240s ≈σMPa 440b ≈σ, %7.29≈δ该材料属于塑性材料。
2-7 ⼀圆截⾯杆，材料的应⼒-应变曲线如题2-6图所⽰。
(完整)工程力学(静力学与材料力学)答案
工程力学 静力学与材料力学 (单辉祖 谢传锋 著） 高等教育出版社 课后答案1-1试画出以下各题中圆柱或圆盘的受力图。
与其它物体接触处的摩擦力均略去。
解:1—2 试画出以下各题中AB 杆的受力图。
(a)(b)(c)(d)(e)A(a)(b) A(c)A(d)(e)(c)(a)(b)解：1-3 试画出以下各题中AB 梁的受力图。
解：(e)BB(a)B(b)(c)F B(a)(c)F (b)(d)(e)(a)F(b)WA(c)（a ） 拱ABCD ；(b) 半拱AB AB ；(e) 方板ABCD ；（f ） 节点B.解:1—5 试画出以下各题中指定物体的受力图。
(a ） 结点A ,结点B ；(b ） 圆柱A 和B 及整体；（c ） 半拱AB ，半拱BC 及整体;(d) 杠杆AB ，切刀CEF 及整体；(e) 秤杆AB ，秤盘架BCD 及整体。
(d)D(e)F Bx(a)(b)(c)(d)(e)W(f)(a)D(b) CB(c)BF D (d) F C(e)B (f)F F BC解：(a ）(b)(c ）(d)(c)(d)ATFBAFCAACD(e)(e ）2-2 杆AC 、BC 在C 处铰接，另一端均与墙面铰接，如图所示,F 1和F 2作用在销钉C 上，F 1=445 N ，F 2=535 N ，不计杆重,试求两杆所受的力。
解：（1） 取节点C 为研究对象，画受力图，注意AC 、BC 都为二力杆，(2) 列平衡方程:12140 sin 600530 cos6005207 164 o y AC o x BC AC AC BC F F F F F F F F F N F N=⨯+-==⨯--=∴==∑∑ AC 与BC 两杆均受拉。
2-6 如图所示结构由两弯杆ABC 和DE 构成。
构件重量不计，图中的长度单位为cm 。
已知F =200 N ，试求支座A 和E 的约束力。
BF 1F解：（1) 取DE 为研究对象,DE 为二力杆；F D = F E(2) 取ABC 为研究对象，受力分析并画受力图；画封闭的力三角形:'15166.7 23A D E F F F F N ===⨯= 3—1 已知梁AB 上作用一力偶，力偶矩为M ，梁长为l ，梁重不计。
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第二章轴向拉压应力与材料的力学性能2-1试画图示各杆的轴力图。
题2-1图解：各杆的轴力图如图2-1所示。
图2-12-2试画图示各杆的轴力图，并指出轴力的最大值。
图a与b所示分布载荷均沿杆轴均匀分布，集度为q。
题2-2图(a)解：由图2-2a(1)可知，qxqaxF-=2)(N轴力图如图2-2a(2)所示，qaF2m ax,N=图2-2a(b)解：由图2-2b(2)可知，qaF=RqaFxF==R1N)(22R2N2)()(qxqaaxqFxF-=--=轴力图如图2-2b(2)所示，qa F =m ax N,图2-2b2-3 图示轴向受拉等截面杆，横截面面积A =500mm 2，载荷F =50kN 。
试求图示斜截面m -m 上的正应力与切应力，以及杆的最大正应力与最大切应力。
题2-3图解：该拉杆横截面上的正应力为100MPa Pa 1000.1m 10500N 10508263=⨯=⨯⨯==－A F σ 斜截面m -m 的方位角， 50-=α故有 MPa 3.41)50(cos MPa 100cos 22=-⋅== ασσαMPa 2.49)100sin(MPa 502sin 2-=-⋅== αστα杆的最大正应力与最大切应力分别为MPa 100max ==σσMPa 502max ==στ 2-5 某材料的应力-应变曲线如图所示，图中还同时画出了低应变区的详图。
试确定材料的弹性模量E 、比例极限p σ、屈服极限s σ、强度极限b σ与伸长率δ，并判断该材料属于何种类型（塑性或脆性材料）。
题2-5解：由题图可以近似确定所求各量。
220GPa Pa 102200.001Pa10220ΔΔ96=⨯=⨯≈=εσEMPa 220p ≈σ, MPa 240s ≈σMPa 440b ≈σ, %7.29≈δ.. ..该材料属于塑性材料。
2-7 一圆截面杆，材料的应力-应变曲线如题2-6图所示。
若杆径d =10mm ，杆长 l =200mm ，杆端承受轴向拉力F = 20kN 作用，试计算拉力作用时与卸去后杆的轴向变形。
题2-6图解： 255MPa Pa 1055.2m0.010πN102048223=⨯=⨯⨯⨯==A F σ 查上述εσ-曲线，知此时的轴向应变为 %39.00039.0==ε 轴向变形为mm 780m 108700390m)2000(Δ4....l εl =⨯=⨯==-拉力卸去后，有00364.0e =ε， 00026.0p =ε故残留轴向变形为0.052mm m 105.2000260(0.200m)Δ5p =⨯=⨯==-.l εl2-9 图示含圆孔板件，承受轴向载荷F 作用。
已知载荷F =32kN ，板宽b=100mm ，板厚=δ15mm ，孔径d =20mm 。
试求板件横截面上的最大拉应力（考虑应力集中）。
题2-9图解：根据2.0m)100.0m/(020.0/==b d查应力集中因数曲线,得42.2≈K根据δd b Fσ)(n -=， n max σσK =得64.5MPa Pa 1045.60.015m0.020)(0.100N103242.2)(723n max =⨯⨯⨯⨯=-==＝－δd b KF K σσ 2-10 图示板件，承受轴向载荷F 作用。
已知载荷F =36kN ，板宽b 1=90mm ，b 2=60mm ，板厚δ=10mm ，孔径d =10mm ，圆角半径R =12mm 。
试求板件横截面上的最大拉应力（考虑应力集中）。
题2-10图解：1.在圆孔处 根据111100.090mm 010.01.b d == 查圆孔应力集中因数曲线，得 6.21≈K故有117MPa Pa 1017.1m010.0)010.0090.0(N10366.2)(82311n 1max 1=⨯=⨯⨯⨯===－－δd b F K σK σ 2．在圆角处根据1.50.060mm 090.021===b b d D 2.00.060mm 012.02===b R d R 查圆角应力集中因数曲线，得 74.12≈K故有104MPa Pa 1004.10.010m0.060N 103674.182322n 2max 2=⨯=⨯⨯⨯===δb F K σK σ 3. 结论MPa 117max =σ（在圆孔边缘处）2-14图示桁架，承受铅垂载荷F 作用。
设各杆的横截面面积均为A ，许用应力均为[]，试确定载荷F 的许用值[F ]。
题2-14图解：先后以节点C 与B 为研究对象，求得各杆的轴力分别为 F F 2N1=F F F ==N3N2根据强度条件，要求][2σ≤AF由此得2][][AF σ=2-15 图示桁架，承受载荷F 作用，已知杆的许用应力为[σ]。
若在节点B和C 的位置保持不变的条件下，试确定使结构重量最轻的α值（即确定节点A 的最佳位置）。
题2-15图解：1.求各杆轴力设杆AB 和BC 的轴力分别为N1F 和N2F ，由节点B 的平衡条件求得αF F αF F ctan sin N2N1==， 2.求重量最轻的值 由强度条件得ασFA σF A ctan ][ ]sin [21==，α结构的总体积为)ctan sin22(][ctan ][cos ]sin [2211αασFl ασFl αl ασF l A l A V +=+⋅=+=由0d d =αV得01cos 32=-α由此得使结构体积最小或重量最轻的α值为4454opt '= α2-16 图示桁架，承受载荷F 作用，已知杆的许用应力为[σ]。
若节点A和C 间的指定距离为 l ，为使结构重量最轻，试确定θ的最佳值。
题2-16图解：1.求各杆轴力由于结构及受载左右对称，故有θFF F sin 2N2N1== 2.求θ的最佳值 由强度条件可得θσFA A ]sin [221==结构总体积为θσFlθl θσF l A V ]sin2[cos 2]sin [211=⋅== 由 0d d =θV得0cos2=θ由此得θ的最佳值为45opt =θ2-17图示杆件，承受轴向载荷F 作用。
已知许用应力[]＝120MPa ，许用切应力[]＝90MPa ，许用挤压应力[bs ]＝240MPa ，试从强度方面考虑，建立杆径d 、墩头直径D 及其高度h 间的合理比值。
题2-17图解：根据杆件拉伸、挤压与剪切强度，得载荷F 的许用值分别为 ][4π][2t σdF = (a) ][4)(π][bs 22b σd D F -=(b)][π][s τdh F =(c) 理想的情况下，s b t ][][][F F F ==在上述条件下，由式（a ）与（c ）以及式（a ）与（b ），分别得d h ][4][τσ=d D bs][][1σσ+= 于是得1:][4][:][][1::bs τσσσ+=d h D 由此得1:333.0:225.1::=d h D2-18 图示摇臂，承受载荷F 1与F 2作用。
已知载荷F 1=50kN ，F 2=35.4kN ，许用切应力[τ]=100MPa ，许用挤压应力][bs σ=240MPa 。
试确定轴销B 的直径d 。
题2-18图解：1. 求轴销处的支反力 由平衡方程0=∑x F 与0=∑y F ，分别得kN 25cos4521=-= F F F BxkN 25sin452== F F By由此得轴销处的总支反力为kN 435kN 252522.F B =+=2.确定轴销的直径由轴销的剪切强度条件（这里是双面剪）][π22s τd F A F τB≤==得m 0150m 10100104.352][263.τF d B =⨯⨯⨯⨯=≥ππ 由轴销的挤压强度条件][bs b bs σd F d F σB≤==δδ 得m 014750m 102400100104.35][63bs ..σδF d B =⨯⨯⨯=≥结论：取轴销直径15m m m 015.0=≥d 。
2-19图示木榫接头，承受轴向载荷F = 50 kN 作用，试求接头的剪切与挤压应力。
题2-19图解：剪应力与挤压应力分别为MPa 5)m 100.0)(m 100.0(N10503=⨯=τMPa 5.12)m 100.0)(m 040.0(N10503bs =⨯=σ2-20图示铆接接头，铆钉与板件的材料相同，许用应力[] =160MPa ，许用切应力[] = 120 MPa ，许用挤压应力[bs] = 340 MPa ，载荷F = 230 kN 。
试校核接头的强度。
题2-20图解：最大拉应力为MPa 3.153)m )(010.0)(020.0170.0(N1023023max =-⨯=σ最大挤压与剪切应力则分别为MPa 2300.010m)5(0.020m)(N102303bs =⨯=σMPa 4.146π(0.020m)5N 10230423=⨯⨯⨯=τ2-21 图示两根矩形截面木杆，用两块钢板连接在一起，承受轴向载荷F =45kN 作用。
已知木杆的截面宽度b =250mm ，沿木纹方向的许用拉应力[σ]=6MPa ，许用挤压应力][bs σ=10MPa ，许用切应力[τ]=1MPa 。
试确定钢板的尺寸δ与l 以及木杆的高度h 。
题2-21图解：由拉伸强度条件 ][)2(σδh b Fσ≤-=得0.030m m 10625001045][263=⨯⨯⨯=≥-.σb F δh （a ）由挤压强度条件 ][2bs bs σb δFσ≤=得mm 9m 0090m 1010250.021045][263bs ==⨯⨯⨯⨯=≥.σb F δ（b ）由剪切强度条件 ][2τblFτ≤=得mm 90m 0900m 101250.021045][263==⨯⨯⨯⨯=≥.b F l τ 取m 009.0=δ代入式（a ），得 48mm m 0480m )009.02030.0(==⨯+≥.h 结论：取m m 9≥δ，m m 90≥l ，m m 48≥h 。
2-22 图示接头，承受轴向载荷F 作用。
已知铆钉直径d =20mm ，许用应力[σ]=160MPa ，许用切应力[τ]=120MPa ，许用挤压应力][bs σ=340MPa 。
板件与铆钉的材料相同。
试计算接头的许用载荷。
题2-22图解：1.考虑板件的拉伸强度 由图2-22所示之轴力图可知，4/3 N2N1F F F F ==，][)(1N11σδd b FA F σ≤-==432kN N 104.32N 10160015.0)02002000(][)(56=⨯=⨯⨯⨯=-≤.-.σδd b F][)2(432N22σδd b FA F σ≤-==512kN N 105.12N 10160015.0)040.0200.0(34][)2(3456=⨯=⨯⨯⨯-=-≤σδd b F图2-222.考虑铆钉的剪切强度 8s F F = ][π842s τd F A F τ≤==302kN N 1002.3N 101200200π2][π25622=⨯=⨯⨯⨯⨯=≤.τd F3．考虑铆钉的挤压强度][ 4 4bs b bs b σδδσ≤===d F d F F FkN 408N 1008.4N 103400.0200.0154][456bs =⨯=⨯⨯⨯⨯=≤σd F δ结论：比较以上四个F 值，得kN 302][=F2-23 图a 所示钢带AB ，用三个直径与材料均相同的铆钉与接头相连接，钢带承受轴向载荷F 作用。