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）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 )。

A BC D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 ）。

A B C D图2 4．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）-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------密-----------------封----------------线-------------------内-------------------不---------------------要-----------------------答-------------------题_________________________系______级________________________专业______班 姓名：_____________ 学号：____________________5．如图4所示，一个剪切面上的内力为（ C ）。

A ．FB ．2FC ．F /2 D. 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。

A B C D图57． 图6所以示单元体应力状态，沿x 方向的线应变x ε可表示为（ B ）A ．Eyσ B.)(1y x E μσσ-C ．)(1x y E μσσ- D.Gτ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 ．161 B ．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）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y M 和z M ，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()z y z z yy M M WW M W M +=+=1max σ （×） 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P W ；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P W 。

W p ＝163D π W p ＝163D π])(1[4Dd - 4对于τ＝F Q /A ，若F Q 、A 的单位分别取N 、mm 2，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 σ 。

(1σ)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F 1=10kN ；F 2=20kN ； F 3=35kN ；F 4=25kN;试画出图示杆件的轴力图。

解：1、计算各段的轴力。

AB 段：∑=0x F kN 1011==F F N (4分)BC段：∑=0x F 122F F F N =+kN 102010212-=-=-=F F F N (4分)CD 段:∑=0x F kN 2543==F F N (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 α(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--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------132 4N1 N2F N3(kN NF MPa 30)04.592sin(220482cos 2sin 2MPa 2)04.592cos(22048220482sin 2cos 2204.59w 04.59w -=︒⨯+-=+-==-=︒⨯++-=--++==︒︒ατασσττατασσσσσσx yx x y x y x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P 1=368kW ，从动轮A ，C 输出的功率分别为P 2＝147kW ，P 3=221kW ，轴的转速n=500r ／min ，材料的G=80GPa ，许用切应力[τ]=70MPa ，许用单位长度扭转角[θ]=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==n P M e 119549m N 064.70285003689549⋅=⨯ ==n P M e 229549m N 406.20875001479549⋅=⨯ ==n P M e 339549m N 658.42205002219549⋅=⨯ 2.扭矩图(3分)3. AB 段直径1d 的选取按强度条件[]τπτ≤=31max 16d T m m 4.531070π406.208716][π163631=⨯⨯⨯=≥τT d (2分)按刚度条件[]θππθ≤⨯= 1803241max d G T m m 5.621π1080180406.208732][π18032429421=⨯⨯⨯⨯⨯='⨯⨯≥φG T d (2分)取m m 5.621==d d (1分) 4. BC 段直径2d 的选取按强度条件[]τπτ≤=32max 16d T m m 5.671070π658.422016][π163632=⨯⨯⨯=≥τT d (2分) 按刚度条件[]θππθ≤⨯= 1803242max d G T m m 5.741π1080180658.422032][π18032429422=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯≥θG T d (2分) 取m m 5.742==d d (1分) 因为AB 与BC 段选取同一直径，因此取m m 5.742==d d (2分)第5页（共6 页）--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------密-----------------封----------------线-------------------内-------------------不---------------------要-----------------------答-------------------题_________________________系______级________________________专业______班 姓名：_____________ 学号：____________________m087.406N 2⋅m220.658N 4⋅()-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()3.2A F kN =↑ ()6.8B F kN =↑(2分)作出梁的剪力图和弯矩图如图（a ）、（b ）所示由弯矩图知max 1.6M kNm =，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36max3391.61075.51075.53.14601032C C C z M Nm Pa MPa W mmσ-⨯===⨯=⨯⨯(4分) 36max 43391.210109.410109.43.14605110326B B B z M Nm Pa MPa W mm σ-⨯===⨯=⎡⎤⨯⎛⎫⨯-⨯⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦右右右(4分) 全梁[]max 109.4120MPa MPa σσ=<=(1分)故该梁强度足够。

第 6 页（共 6 页）1.6kNms F 图 M 图 (a) (b)。