第六届大学生力学竞赛试题-材料力学(含答案)学习资料
《大学材料力学》题库及答案
一．是非题：（正确的在括号中打“√”、错误的打“×”） （60小题） 1．材料力学研究的主要问题是微小弹性变形问题，因此在研究构件的平衡与运动时，可不计构件的变形。
( √ )2．构件的强度、刚度、稳定性与其所用材料的力学性质有关，而材料的力学性质又是通过试验测定的。
( √ ) 3．在载荷作用下，构件截面上某点处分布内力的集度，称为该点的应力。
(√ ) 4．在载荷作用下，构件所发生的形状和尺寸改变，均称为变形。
( √ ) 5．截面上某点处的总应力p 可分解为垂直于该截面的正应力σ和与该截面相切的剪应力τ，它们的单位相同。
( √ )6．线应变ε和剪应变γ都是度量构件内一点处变形程度的两个基本量，它们都是无量纲的量。
( √ )7．材料力学性质是指材料在外力作用下在强度方面表现出来的性能。
( ) 8．在强度计算中，塑性材料的极限应力是指比例极限p σ，而脆性材料的极限应力是指强度极限b σ。
( )9．低碳钢在常温静载下拉伸，若应力不超过屈服极限s σ，则正应力σ与线应变ε成正比，称这一关系为拉伸（或压缩）的虎克定律。
( )10．当应力不超过比例极限时，直杆的轴向变形与其轴力、杆的原长成正比，而与横截面面积成反比。
( √ )11．铸铁试件压缩时破坏断面与轴线大致成450，这是由压应力引起的缘故。
( ) 12．低碳钢拉伸时，当进入屈服阶段时，试件表面上出现与轴线成45o 的滑移线，这是由最大剪应力max τ引起的，但拉断时截面仍为横截面，这是由最大拉应力max σ引起的。
( √ )13．杆件在拉伸或压缩时，任意截面上的剪应力均为零。
( ) 14．EA 称为材料的截面抗拉（或抗压）刚度。
( √ ) 15．解决超静定问题的关键是建立补充方程，而要建立的补充方程就必须研究构件的变形几何关系，称这种关系为变形协调关系。
( √ ) 16．因截面的骤然改变而使最小横截面上的应力有局部陡增的现象，称为应力集中。
第六届江苏省大学生力学竞赛(专科组)试卷试题答案
参考答案及评分标准第Ⅰ部分（共7题，每题4分）1． 1 0.5 【每 2分】 2． 0Fa 【每 2分】 3． 7.125o 【4分】 4．2Fl EAF EA Fl EA FEA 【每 1分】5． b e f g 【每 1分】 6．零杆见图示1N F F =（拉）【零杆共10根，答对41N 大小1分，表明拉的1分】 7．【剪力图2分，荷载图2分】4kN4kN或第Ⅱ部分（共6题，每题7分）1．由整体0A M ∑=，得/2250kN B F F == 再由杆BD 0C M ∑=，得/2433kN DE F == 故选用能承受500kN 张力的绳①。
【计算5分，结论2分】 2．设重心距AB 线右端D 之距离为C x ，则0.3m i Ci C ix A =∑设板重为W ，由平衡条件可求得：A 处吊杆受力0.9A F W =，B 处吊杆受力0.1B F W =设AB 杆长均为l ，材料弹性模量均为E ，A 杆面积为A A ，B 杆面积为A B ，则0.9A A A AF l Wl l EA EA ∆==，0.1B B B B F l Wll EA EA ∆== AB 边保持水平，则A B l l ∆∆=，计算得9A B A A =，A 、B 杆均为圆截面，故3A Bdd = 【求板重心位置2分，求二杆作用力1分，二杆变形1分，保持AB 水平条件1分，二杆直径比计算2分】3．在C 节点沿CA（图a ），或在节点沿x 、y 方向各作用一个拉力x y F F F ==（图b ）以上两种情况均满足题意要求，且各杆内力均为0AD AB CD CB F F F F ====，AC F由各杆所受内力知，AD 、AB 、CD 、CB 均不变形，只有AC 杆沿AC 方向伸长2AC Fll CC EA EA∆''===（图c ） 由小变形，作垂线代替圆弧得C 节点位移至C′，则AC CC l EA'==D 节点有x方向的刚性位移DD CC ''==【主动力3分，其中：作用点位置、主动力方向及大小各1分；各杆内力2分，各节点位移2分】F =A C ′图a图b图c4．图a 33(a)0.098232d W d π==， 图b33(b)(/0.05896d W d ==图c o o 23(c)(cos 60)(sin 60)0.06256d d W d ==图a 22(a)0.7854d A d π==， 图b22(b)0.50A d == 图c o o 2(c)(cos60)(sin60)0.433A d d d ==由[]M W σ=计算梁所能承受的最大弯矩3max max (a)[][]0.0982[]M W W d σσσ===，为圆截面梁由max min MW σ=计算梁所能承受的最大工作应力max 33(b)170.0589M M M W d d σ===，为方截面梁由min min G A γ=计算梁的最轻自重2min (c)0.433G A d γγ==，为矩形截面梁 【max M 2分， max σ2分； 自重最轻3分】5．设材料单位体积重为γ，则实心圆梁自重集度24q D πγ=空心圆管梁 22(1)4q D παγ'=-，0.5dDα== 实心梁 2m a x 34M q l W D σπ== 空心圆管梁 2m a x 344(1)M q l W D σπα'''=='- 由于210.75q q α'=-=，故max 42max 10.8(1)1q q σσαα''===-+ 实心梁 44max45320384384ql ql w EI ED π== 空心圆管梁 44max445320384384(1)q l q l w EI ED πα'''=='- 故max 4max 0.8(1)w q w q α''==- 【/q q '比值1分，二梁max σ各1分，比值1分；二梁max w 各1分，比值1分】6．顺风：θθαθcos )cos(cos -==F F F N y)]sin ()cos(cos )1()sin([θθαθθαθ-⋅-+⋅-⋅--=F d dF y]sin )cos(cos )[sin(θθαθθα⋅--⋅-=F 0=)tan(tan θαθ-=，2αθ=逆风：如右图，帆画在角α′内即可。
第一届至第六届周培源大学生力学竞赛初赛试题及答案
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第六届周培源全国大学生力学竞赛样题
设飞轮转动惯量为 J ，可在箱内电机驱动下以角加速度 ε 顺时针转动。为说明问题，暂
时设 B 处是铰链。
用动静法，飞轮上作用有力矩
系统对 A 点取矩，有
M s = Joε
(M1
+
M
2
)g
⋅
1 2
（e）如果要两盏灯亮，则是不稳定平衡。在第一象限内，两盏灯亮对应的区域是 EG 和 GF 边表示亮两盏灯的区域（不含 G 点）。
7
第六届周培源全国大学生力学竞赛样题
（f）一盏灯亮对应的区域是 G 点。 最后根据 x 轴和 y 轴的对称性，即可作出整个桌面的亮灯数目区域图。 （本题改写自：陈嘉，《力学与实践》小问题第 29 题，1982，No.3；秦寿珪，《力学与 实践》小问题第 100 题，1985，No.4）
5
第六届周培源全国大学生力学竞赛样题
y
4
5
6
o
x
1
2
3
（3）模特儿在不同区域时会有不同数目的灯亮起来，请在长方形舞台上确定各区域的 边界并画出示意图，然后在该区域内写上亮灯的数目（提示，亮灯的数目有可能为 6、5、4、 3、2、1）。
y
4 H
C5 六
o
E 四
6 三G
五D 四
B Fx
A(x,y)
1
2I
时，如果要求
P
点的速度和加速度，你如何考虑？取 a
= 1m
，l
=
4m ，β
=
1 6
π
，ω
= 1rad/s ，
速度和加速度是多少？
第六届第七届全国周培源大学生力学竞赛试题及答案
第六届全国周培源大学生力学竞赛试题出题学校：清华大学满分：120 分时间：3小时一、声东击西的射击手（30 分）射击的最高境界，不仅是指哪打哪，还要知道往哪儿指。
欢迎来到这个与众不同的射击场。
在这里，共有 10 个小球 P i（号码从0 到9），你需要把某个小球放在圆弧的适当位置上，然后静止释放小球即可。
假设系统在同一竖直平面内（如图所示），不考虑摩擦。
圆弧 AB的半径为R，B点与地面的高度为H 。
均质细杆CD的质量为M ，长为 L=0.5H ，悬挂点C与B处于同一水平位置，BC距离为S 。
小球 P i 质量均为m，不计半径，小球 iP与CD杆或地面碰撞的恢复因数均为 e i，且满足。
（1）为使小球 1 P击中杆上D点，试确定静止释放时的θ ，距离S 有何限制？（2）假设某小球击中CD杆上的E点，为使E点尽可能远离D点，试确定该小球的号码及静止释放时的θ ，此时CE的距离是多少？（3）假设某小球击中CD杆上的E点，为使悬挂点C处的冲量尽可能小，试确定该小球的号码及静止释放时的θ ，此时CE的距离是多少？冲量有多大？二、骄傲自满的大力士（35 分）有位大力士总是自命不凡，他夫人决定找机会教训他一下。
正好附近足球场的球门坏了一半，剩下的半边球门如图：立柱OA垂直固定于水平地面上，沿x轴方向，高为 H =2.4m ，横梁 AB平行于地面，沿z 轴负方向，长为L=H 。
立柱和横梁均为实心圆柱，直径均为 D = 0.06m 。
夫人经过计算后想出了主意：和丈夫比赛，看谁能把球门拉倒。
比赛规则是：通过系在横梁B端中点的绳索，只能用静力拉球门；绳索上有且只有B点系在与地面固定的物体上。
绳索的重量不计，长度不限。
球门不计自重，采用第三强度理论，材料的屈服应力σS =57MPa 。
大力士认为自己肯定不会输，因为他知道两人鞋底与地面摩擦系数都是μ =0.5 ，自己重量为 G1 = 700N ，夫人重量为 G2 = 700N。
材料力学题库及答案
材料力学题库及答案1. 弹性力学基础。
1) 什么是胡克定律？请用公式表示。
答，胡克定律是指在弹性变形范围内，物体的应力与应变成正比。
其公式表示为F=kx，其中F为物体所受的力，k为弹簧的弹性系数，x为弹簧的伸长量。
2) 请简要说明应力、应变和弹性模量的概念及其计算公式。
答，应力是指单位面积上的内力，通常用σ表示，其计算公式为σ=F/A，其中F为物体所受的力，A为受力面积。
应变是指物体的形变程度，通常用ε表示，其计算公式为ε=ΔL/L0，其中ΔL为形变量，L0为原始长度。
弹性模量是指物体在受力作用下的变形能力，通常用E表示，其计算公式为E=σ/ε。
2. 塑性力学基础。
1) 什么是屈服点？请简要说明屈服点的概念及其意义。
答，屈服点是指物体在受到一定大小的应力作用后，开始发生塑性变形的点。
在应力-应变曲线上，屈服点是曲线开始发生明显弯曲的点。
屈服点的出现标志着材料开始出现塑性变形，具有重要的工程意义。
2) 请简要说明材料的断裂形式及其影响因素。
答，材料的断裂形式包括脆性断裂和韧性断裂。
脆性断裂是指材料在受到较大应力作用下，迅速发生断裂，断口光滑，没有明显的变形。
韧性断裂是指材料在受到较大应力作用下，先发生明显的塑性变形，然后才发生断裂，断口不规则，有较大的变形。
影响材料断裂形式的因素包括材料的组织结构、温度、应力速率等。
3. 疲劳力学基础。
1) 请简要说明材料的疲劳破坏及其特点。
答，材料的疲劳破坏是指在交变应力作用下，材料发生的疲劳断裂。
其特点包括疲劳寿命有限、疲劳断裂多发生在应力循环次数较大的情况下、疲劳断裂具有一定的随机性等。
2) 请简要说明影响材料疲劳寿命的因素。
答，影响材料疲劳寿命的因素包括应力幅值、应力比、试验频率、试验温度、试样尺寸等。
其中，应力幅值是指应力的最大值和最小值之间的差值，应力比是指最小应力与最大应力之比。
4. 岩土力学基础。
1) 请简要说明岩土材料的力学特性及其分类。
答，岩土材料的力学特性包括强度、变形、渗流等。
第六届周培源力学竞赛试题
自重影响 2 分 带入 x＝l 也可以
w2 ( x) = −
约束影响 2 分 带入 x＝l 也可以
由于 B 点位移为零，利用叠加法：
ql 4 N D l 3 3ql − = 0 ， ND = 8 EI 3EI 8
因此总的转角表达式为
求出约束反力 2 分
θ ( x) =
令 θ ( x ) = 0 ，解出
本小问 12 分
CE = l =
m( H ) J 1 = = H ma m( H ) 3
1 3 1 2 1 4
2
C
l
SI
a
E
E
距离 3 分 碰撞冲量 3 分
时， C 点的碰撞冲量 I C = 0 。 上述结论可以表示为：小球要在反弹最高点 碰撞，且碰撞点与地面的高度为
2 H。 3
由于水平方向速度与竖直方向速度独立，下 面只考虑竖直方向：
5
三、顾此失彼的挑战者（30 分）
（1）如果把滚轴 D 安装在 AB 板的 B 处，此时 AB 板由于自重所导致 的最大挠度在何处？ 板的自重影响为 本小问 9 分
w( x) =
约束的影响为
qx 2 ( x 2 + 6l 2 − 4lx) qx( x 2 + 3l 2 − 3lx) ， θ ( x) = 24 EI 6 EI N D x 2 (3l − x) N x(2l − x) , θ 2 ( x) = − D 6 EI 2 EI
一、声东击西的射击手（30 分）
（1）为使小球 P 1 击中杆上 D 点，试确定静止释放时的 θ ，距离 S 有何 限制？ 小球从初始位置运动到 B 点时，竖直速度为零，水平速度为 本小问 9 分
1 2 mvB ， vB = 2 gR(1 − cos θ ) 2 小球离开 B 点后作平抛运动，以 B 下方的地面为坐标系原点，有 mgR (1 − cos θ ) =
周培源力学竞赛试题与解答(第六界初赛、第六届与第七届)
第6届周培源全国大学生力学竞赛初赛（样题）时间 3 小时，满分 120分一、奇怪的独木桥（25分）一位游客在某处发现有座独木桥，上面写着：禁止独自一人过桥。
他发现当地居民的确都是成双结队并且好像以某种相互配合的方式过桥。
他觉得很奇怪，为什么 2 个人可以过桥而 1 个人却不能。
等周围没有其它人时他想独自试试，结果没走到半程，就把独木桥压断了而掉入水中。
根据事后他的调查，小河宽 4 米，独木桥长 6米，如图 1所示横跨在小河上（支撑点可以认为是铰链约束）。
独木桥采用当地的轻质木材做成，等截面，允许最大弯矩为[M]=600N.m 。
为方便假设每人的体重均为 800N，而独木桥的重量不计。
请你分析一下：（1）本问题与力学中的什么内容有关系？（2）如果一个人想过桥，最多能走多远？（3）当地居民过桥时两人需要进行配合，你认为两人应如何配合才能安全过桥？图 1 奇怪的独木桥二、模特儿与新型舞台（35 分）有位模特儿在一种新型舞台上练习走台步。
该舞台类似长方形桌子，长为，宽为，有6 条等长的桌腿（图 2）。
每条桌腿都与水平地面有接触开关，如果接触处有压力就会使对应的一盏灯亮起来。
该模特儿发现，站到舞台不同的位置会有不同数目的灯亮起来，如图2，她站在舞台右上角附近时，左下角的灯就不亮。
如果把模特儿的重量认为是集中载荷，把舞台认为是刚体且不计质量，则（1）本问题与力学中的什么内容有关系？（2）如果模特儿站在舞台的正中央，会有几盏灯亮起来？（3）模特儿在不同区域时会有不同数目的灯亮起来，请在长方形舞台上确定各区域的边界并画出示意图，然后在该区域内写上亮灯的数目（提示，亮灯的数目有可能为 6、5、4、3、2、1）。
图 2 模特儿的新舞台三、魔术师的表演（25分）魔术师要表演一个节目。
其中一个道具是边长为a的不透明立方体箱子，质量为M1；另一个道具是长为L的均质刚性板 AB，质量为 M2 ，可绕光滑的 A铰转动；最后一个道具是半径为R的刚性球，质量为 M3 ，放在刚性的水平面上。
材料力学考试题及答案
材料力学考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 材料力学中，下列哪一项是正确的应力定义？A. 应力是物体内部单位面积上的内力B. 应力是物体内部单位体积上的内力C. 应力是物体内部单位长度上的内力D. 应力是物体内部单位质量上的内力答案：A2. 材料力学中，下列哪一项是正确的应变定义？A. 应变是物体长度的变化量与原始长度的比值B. 应变是物体长度的变化量与当前长度的比值C. 应变是物体体积的变化量与原始体积的比值D. 应变是物体体积的变化量与当前体积的比值答案：A3. 在拉伸试验中，若材料的屈服强度为300MPa，抗拉强度为400MPa，则该材料属于：A. 脆性材料B. 塑性材料C. 弹性材料D. 韧性材料答案：B4. 材料力学中，下列哪一项是正确的弹性模量定义？A. 弹性模量是材料在弹性阶段内应力与应变的比值B. 弹性模量是材料在塑性阶段内应力与应变的比值C. 弹性模量是材料在断裂阶段内应力与应变的比值D. 弹性模量是材料在任何阶段内应力与应变的比值答案：A5. 材料力学中，下列哪一项是正确的泊松比定义？A. 泊松比是材料在受力时横向应变与纵向应变的比值B. 泊松比是材料在受力时纵向应变与横向应变的比值C. 泊松比是材料在受力时体积应变与纵向应变的比值D. 泊松比是材料在受力时体积应变与横向应变的比值答案：A6. 在材料力学中，下列哪一项是正确的剪切应力定义？A. 剪切应力是材料内部单位面积上的剪切力B. 剪切应力是材料内部单位长度上的剪切力C. 剪切应力是材料内部单位体积上的剪切力D. 剪切应力是材料内部单位质量上的剪切力答案：A7. 材料力学中，下列哪一项是正确的扭矩定义？A. 扭矩是力与力臂的乘积B. 扭矩是力与力臂的比值C. 扭矩是力与力臂的商D. 扭矩是力与力臂的差值答案：A8. 在材料力学中，下列哪一项是正确的弯矩定义？A. 弯矩是力与力臂的乘积B. 弯矩是力与力臂的比值C. 弯矩是力与力臂的商D. 弯矩是力与力臂的差值答案：A9. 材料力学中，下列哪一项是正确的截面模量定义？A. 截面模量是截面面积与截面惯性矩的比值B. 截面模量是截面面积与截面惯性矩的乘积C. 截面模量是截面惯性矩与截面面积的比值D. 截面模量是截面惯性矩与截面面积的乘积答案：C10. 在材料力学中，下列哪一项是正确的应力集中定义？A. 应力集中是材料内部应力分布不均匀的现象B. 应力集中是材料内部应力分布均匀的现象C. 应力集中是材料内部应变分布不均匀的现象D. 应力集中是材料内部应变分布均匀的现象答案：A二、填空题（每题2分，共20分）11. 材料力学中，材料的弹性极限是指材料在______阶段的最大应力。
材料力学试题及答案
材料力学试题及答案一、单项选择题（每题2分，共10分）1. 材料力学中，下列哪一项不是应力的基本类型？A. 正应力B. 剪应力C. 拉应力D. 扭应力答案：C2. 材料力学中，弹性模量E的单位是：A. PaB. N/m²C. kg/m·s²D. J/m³答案：B3. 根据胡克定律，当材料受到拉伸时，其应力与应变的关系为：A. σ = EεB. σ = 1/EεC. ε = E/σD. ε = σ/E答案：D4. 材料力学中，下列哪一项不是材料的基本力学性能？A. 弹性B. 塑性C. 韧性D. 磁性答案：D5. 材料力学中，泊松比μ的取值范围是：A. 0 < μ < 0.5B. 0 < μ ≤ 0.5C. -1 < μ < 0D. -1 ≤ μ < 0答案：B二、填空题（每题2分，共10分）1. 当材料受到拉伸时，其应力与应变的关系遵循_______定律。
答案：胡克2. 材料的弹性模量E和剪切模量G之间的关系为：G = E /(2(1+μ))，其中μ为_______。
答案：泊松比3. 在材料力学中，材料的强度通常用_______来表示。
答案：屈服强度4. 材料在受到拉伸时，其应力与应变的关系是_______的。
答案：线性5. 材料力学中，材料的塑性变形是指在_______作用下，材料发生永久变形的现象。
答案：应力三、简答题（每题10分，共20分）1. 简述材料力学中应力集中的概念及其对材料强度的影响。
答案：应力集中是指在材料的几何形状突变处，应力值显著增大的现象。
这种现象会导致材料在应力集中区域的应力水平远高于材料的平均应力水平，从而增加了材料在这些区域发生破坏的风险，降低了材料的实际强度。
2. 描述材料力学中材料的疲劳破坏过程及其影响因素。
答案：材料的疲劳破坏是指在周期性变化的应力作用下，材料在远低于其静载强度的情况下发生断裂的现象。
【精品资料】历届全国周培源力学竞赛试题及答案 材料力学 理论力学
赛，后 4 名被淘汰退出比赛，获纪念奖。 z 对于成绩相同的队，将根据另一根试件的成绩进行排名。如果还不能区别，考
虑试件的质量，轻者优先。 z 如有争议，由裁判长负责解决。
起来，裁判测量 10 个周期并记录。由于释放时间不易确定，记录从第 2 到第 11 个周期的时间。1 个周期定义为：摆动时同一侧角速度两次为零的时间间隔。 z 根据 8 位裁判的计时，去掉最大和最小的 2 个计时，把其余的计时进行平均， 为某队的比赛成绩。 z 比赛中如有争议可找裁判长，裁判长的裁决为最终裁决。
～15cm
切口
3cm
A4纸的一部分
两头与筷子相连
图 2a 试件制作示意图
试件
固定物 切口
裁出切口
弹簧秤
注水 图 2b 拉力试验示意图
三、比赛规则与流程（约 40min） z 在比赛开始前的休息时间内抽签分组分为 4 组，每组 2 个队。弹簧秤也抽签选
取。各队自行检查弹簧秤，如有问题可找裁判员。 z 比赛开始后，各队有 5 分钟时间同时进行调试准备。 z 裁判示意后，各队同时开始操作。各队要在 30 分钟内完成操作并得到两试件
三、比赛规则与流程（约 40min） z 在比赛前的休息时间进行抽签，16 个队分为 4 组。抽到 A、B、C、D 的队为
同一组。 z 比赛开始后，每队有 5 分钟进行调试，同时裁判可以试着计时。 z 每队有 2 次机会，顺序为 ABCDABCD。每次摆动要在 3 分钟内完成。 z 每次有 8 位裁判同时记时，队员示意开始，裁判负责计时。各队让不倒翁运动
材料力学考试题及答案
材料力学考试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 材料力学中，下列哪一项不是材料的基本力学性能？A. 弹性B. 塑性C. 韧性D. 密度答案：D2. 根据胡克定律，当应力和应变成正比时，下列哪一项是正确的？A. 应力和应变成正比B. 应力和应变成反比C. 应力和应变无关D. 应力和应变的关系是线性的答案：A3. 材料在受到外力作用时，如果外力消失后，材料不能恢复到原来的形状，这种现象称为：A. 弹性变形B. 塑性变形C. 蠕变D. 断裂答案：B4. 在材料力学中，下列哪一项不是常见的应力状态？A. 单轴应力状态B. 双轴应力状态C. 三轴应力状态D. 四轴应力状态答案：D5. 材料的屈服强度是指：A. 材料开始发生塑性变形的应力B. 材料发生断裂的应力C. 材料发生蠕变的应力D. 材料发生疲劳的应力答案：A二、填空题（每题2分，共10分）1. 材料力学中，______是指材料在受到外力作用后，能够恢复到原来形状的能力。
答案：弹性2. 当材料受到拉伸时，其横截面面积会______。
答案：减小3. 材料力学中的______是指材料在外力作用下抵抗变形的能力。
答案：强度4. 在材料力学中，______是指材料在受到外力作用后，不能恢复到原来形状的变形。
答案：塑性变形5. 材料的______是指材料在受到外力作用时，单位面积上的力。
答案：应力三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述材料力学中弹性模量的定义及其物理意义。
答案：弹性模量，也称为杨氏模量，是描述材料弹性特性的物理量，定义为材料在弹性范围内，应力与应变的比值。
它表示材料抵抗形变的能力，弹性模量越大，材料的弹性越好。
2. 什么是材料的疲劳？请简述其产生的原因。
答案：材料的疲劳是指在循环载荷作用下，材料在远低于其屈服强度的应力水平下发生断裂的现象。
产生疲劳的原因主要是循环应力超过材料的疲劳极限，导致材料内部缺陷逐渐扩展，最终导致断裂。
3. 请解释材料力学中的泊松比，并说明其对材料性能的影响。
(完整版)大学材料力学习题及答案(考试专用题型)
一．是非题：（正确的在括号中打“√”、错误的打“×”） （60小题）1．材料力学研究的主要问题是微小弹性变形问题，因此在研究构件的平衡与运动时，可不计构件的变形。
( √ )2．构件的强度、刚度、稳定性与其所用材料的力学性质有关，而材料的力学性质又是通过试验测定的。
( √ )3．在载荷作用下，构件截面上某点处分布内力的集度，称为该点的应力。
(√ ) 4．在载荷作用下，构件所发生的形状和尺寸改变，均称为变形。
( √ )5．截面上某点处的总应力p 可分解为垂直于该截面的正应力σ和与该截面相切的剪应力τ，它们的单位相同。
( √ )6．线应变ε和剪应变γ都是度量构件内一点处变形程度的两个基本量，它们都是无量纲的量。
( √ ) 7．材料力学性质是指材料在外力作用下在强度方面表现出来的性能。
( )8．在强度计算中，塑性材料的极限应力是指比例极限p σ，而脆性材料的极限应力是指强度极限b σ。
( ) 9．低碳钢在常温静载下拉伸，若应力不超过屈服极限s σ，则正应力σ与线应变ε成正比，称这一关系为拉伸（或压缩）的虎克定律。
( )10．当应力不超过比例极限时，直杆的轴向变形与其轴力、杆的原长成正比，而与横截面面积成反比。
( √ )11．铸铁试件压缩时破坏断面与轴线大致成450，这是由压应力引起的缘故。
( )12．低碳钢拉伸时，当进入屈服阶段时，试件表面上出现与轴线成45o的滑移线，这是由最大剪应力max τ引起的，但拉断时截面仍为横截面，这是由最大拉应力max σ引起的。
( √ )13．杆件在拉伸或压缩时，任意截面上的剪应力均为零。
( ) 14．EA 称为材料的截面抗拉（或抗压）刚度。
( √ )15．解决超静定问题的关键是建立补充方程，而要建立的补充方程就必须研究构件的变形几何关系，称这种关系为变形协调关系。
( √ )16．因截面的骤然改变而使最小横截面上的应力有局部陡增的现象，称为应力集中。
(√ )17．对于剪切变形，在工程计算中通常只计算剪应力，并假设剪应力在剪切面内是均匀分布的。
第6届全国力学竞赛理论知识点
Pz
x
Z
Pz Py
y P y
P
Py y
1、将外载沿横截x
Pz
Z
Pz
y K
Pz P cos
2、研究两个平面弯曲
Py y
Z
·z
x
m
Py
P
y
P
y
M yz
①
M z Py ( L x )
L
Mz ② M 引起K的应力： cos y Iy Iy 应 力 Mz y M y Mz引起K的应力： sin Iz Iz
mu mv S
(19 -1)
7
对于有n个质点组成的质点系，将作用于第 i 个质点上 的碰撞冲量分为外碰撞冲量 Si( e ) 有： 和内碰撞冲量 Si(i )
(i) i
，则
mi ui mi vi S
(e ) i
S
( i 1, 2, , n)
将这n个方程相加, 且 Si( i ) 0 (内碰撞冲量总是成对出现的),故
LO 2 LO1 mO ( S
( e)
)
冲量矩定理
（19-5）
在碰撞过程中，质点系对任一固定点的动量矩的改变，等 于作用于质点系的外碰撞冲量，对同一点之矩的矢量和。 式(19-4)、(19-5)也可写成投影形式，且式中均不计普通 力的冲量矩。
10
§19-3 质点对固定面的碰撞与恢复系数
设一小球（可视为质点）沿铅直方向落到水平的固定平面 上，如图所示。 碰撞过程分为两个阶段： 第一阶段：开始接 触至变形达到最大。该 阶段中，小球动能减小, 变形增大。设碰撞冲量 为 S1 ，则应用冲量定理 在y 轴投影式
材料力学试题及答案
材料力学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 材料力学主要研究的是材料在外力作用下的______。
A. 化学变化B. 物理变化C. 力学性质D. 热学性质2. 材料力学中，应力的定义是单位面积上的______。
A. 力B. 位移C. 速度D. 加速度3. 弹性模量是描述材料______的物理量。
A. 弹性B. 塑性C. 韧性D. 硬度4. 材料力学中，材料的屈服强度是指材料在______条件下的应力。
A. 弹性变形B. 永久变形C. 断裂D. 疲劳5. 材料力学中，拉压杆件的承载能力主要取决于其______。
A. 长度B. 直径C. 材料种类D. 表面处理6. 材料力学中，剪切应力的计算公式是______。
A. τ = F/AB. τ = F/LC. τ = Fb/AD. τ = Fb/L7. 材料力学中，梁的弯曲问题主要考虑的是______。
A. 材料的弹性模量B. 梁的截面形状C. 梁的长度D. 梁的重量8. 材料力学中，疲劳破坏是指材料在______作用下发生的破坏。
A. 静载荷B. 动载荷C. 冲击载荷D. 温度变化9. 材料力学中，材料的断裂韧性是指材料在______条件下的抗断裂能力。
A. 静载荷B. 动载荷C. 冲击载荷D. 疲劳10. 材料力学中，安全系数是指实际承载能力与______的比值。
A. 设计载荷B. 最大载荷C. 极限载荷D. 疲劳载荷答案：1-5 C A A B B 6-10 C B B D C二、填空题（每空1分，共10分）1. 材料力学中的______是指材料在受到外力作用时，其形状和尺寸发生改变的能力。
2. 当材料受到的应力超过其______时，材料将发生永久变形。
3. 在材料力学中，______是指材料在受到外力作用时，其内部各点的应力状态。
4. 材料力学中，______是指材料在受到外力作用时，其内部各点的位移状态。
5. 材料力学中，______是指材料在受到外力作用时，其内部各点的应变状态。
大学材料力学习题及答案（题库）[方案]
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一．是非题：（正确的在括号中打“√”、错误的打“×”） （60小题）1．材料力学研究的主要问题是微小弹性变形问题，因此在研究构件的平衡与运动时，可不计构件的变形。
( √ )2．构件的强度、刚度、稳定性与其所用材料的力学性质有关，而材料的力学性质又是通过试验测定的。
( √ ) 3．在载荷作用下，构件截面上某点处分布内力的集度，称为该点的应力。
(√ ) 4．在载荷作用下，构件所发生的形状和尺寸改变，均称为变形。
( √ ) 5．截面上某点处的总应力p 可分解为垂直于该截面的正应力σ和与该截面相切的剪应力τ，它们的单位相同。
( √ )6．线应变ε和剪应变γ都是度量构件内一点处变形程度的两个基本量，它们都是无量纲的量。
( √ )7．材料力学性质是指材料在外力作用下在强度方面表现出来的性能。
( )8．在强度计算中，塑性材料的极限应力是指比例极限p σ，而脆性材料的极限应力是指强度极限b σ。
( )9．低碳钢在常温静载下拉伸，若应力不超过屈服极限s σ，则正应力σ与线应变ε成正比，称这一关系为拉伸（或压缩）的虎克定律。
( ) 10．当应力不超过比例极限时，直杆的轴向变形与其轴力、杆的原长成正比，而与横截面面积成反比。
( √ )11．铸铁试件压缩时破坏断面与轴线大致成450，这是由压应力引起的缘故。
( )12．低碳钢拉伸时，当进入屈服阶段时，试件表面上出现与轴线成45o的滑移线，这是由最大剪应力max τ引起的，但拉断时截面仍为横截面，这是由最大拉应力maxσ引起的。
( √ ) 13．杆件在拉伸或压缩时，任意截面上的剪应力均为零。
( ) 14．EA 称为材料的截面抗拉（或抗压）刚度。
( √ )15．解决超静定问题的关键是建立补充方程，而要建立的补充方程就必须研究构件的变形几何关系，称这种关系为变形协调关系。
( √ ) 16．因截面的骤然改变而使最小横截面上的应力有局部陡增的现象，称为应力集中。
(√ )17．对于剪切变形，在工程计算中通常只计算剪应力，并假设剪应力在剪切面内是均匀分布的。
材料力学的试题及答案
材料力学的试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 材料力学研究的对象是什么？A. 材料的化学性质B. 材料的力学性质C. 材料的热学性质D. 材料的电学性质2. 材料力学中，下列哪一项不是基本力学性质？A. 弹性B. 韧性C. 硬度D. 塑性3. 材料力学中，应力的定义是什么？A. 力与面积的比值B. 力与体积的比值C. 力与长度的比值D. 面积与力的比值4. 材料力学中，下列哪一项不是材料的基本变形形式？A. 拉伸B. 压缩C. 扭转D. 膨胀5. 材料力学中，弹性模量表示什么？A. 材料的硬度B. 材料的韧性C. 材料的弹性D. 材料的塑性二、简答题（每题10分，共30分）6. 简述材料力学中材料的三种基本力学性质。
7. 解释材料力学中的应力-应变曲线，并说明其各阶段的意义。
8. 什么是材料的屈服强度，它在工程设计中的重要性是什么？三、计算题（每题25分，共50分）9. 一根直径为20mm，长度为200mm的圆杆，在两端受到100kN的拉伸力。
如果材料的弹性模量为200GPa，求圆杆的伸长量。
10. 一个直径为50mm，长为100mm的空心圆筒，内径为40mm，受到一个扭矩为500N·m。
如果材料的剪切模量为80GPa，求圆筒的最大剪切应力。
答案一、选择题1. B. 材料的力学性质2. C. 硬度3. A. 力与面积的比值4. D. 膨胀5. C. 材料的弹性二、简答题6. 材料力学中材料的三种基本力学性质包括弹性、塑性和韧性。
弹性是指材料在受到外力作用后能恢复原状的能力；塑性是指材料在达到一定应力后，即使撤去外力也不会完全恢复原状的性质；韧性是指材料在断裂前能吸收和分散能量的能力。
7. 应力-应变曲线是描述材料在受力过程中应力与应变之间关系的曲线。
它通常包括弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段。
弹性阶段表示材料在受力后能够完全恢复原状；屈服阶段是材料开始产生永久变形的点；强化阶段是材料在屈服后继续承受更大的应力而不断裂；颈缩阶段是材料接近断裂前发生的局部变细现象。
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湖南省第六届大学生力学竞赛试题——材料力学
（竞赛时间：180分钟）
请将答案写在相应横线上，答案正确给全分，答案不正确给零分。
一、刚性横梁AB 由四根长为i l (1,2,3,4)i =的钢丝悬挂，每根钢丝的拉伸刚度均为EA ，第i
根钢丝距A 端的距离为i a ，在未受力时横梁AB 处于水平位置，今在AB 上作用载荷P 。
则： （1）结构的静不定度为 （2分）；
（2）用各杆轴力N i (1,2,3,4)i =表示的变形协调条件为
（4分）；
（3）今欲使刚性横梁仍保持水平，则P 力距A 端的距离x = （4分）。
题一图 题二图
二、左端固定的圆截面轴由两种材料组成，并且内、外两轴紧密接合，截面尺寸及材料性质见下表。
密 封 线
今在轴表面沿与母线成45°方向焊上一直径为1mm 的细铜丝ab （把铜丝拉直，在两端焊牢，且无初始应力），铜的弹性模量为E 0=8×104MPa 。
在轴的右端加上力偶矩m 0=1.2kN·m 。
则： （1）内轴扭矩T (x ) = （3分）； （2）外轴扭矩T (x ) = （3分）；
（3）细铜丝横截面上的应力σ= （6分）；
三、如图所示一根足够长的钢筋，放置在两刚性平台上，在CD 中点K 处作用载荷F 。
钢筋单位长度的重量为q ，抗弯刚度为EI 。
则
（1）C 、D 处刚好脱离桌面时，F = ；（4分） （2）当F =2qa 时，K 点的位移为 。
（3分）
（3）当F =0时，K 截面的弯矩与a 的关系为 ；（5分）
题三图
题四图
四、图示梁杆系统，梁CD 与杆AB 间存在一微小间隙δ，M - M 为与杆AB 连接的不变形刚体。
一重量为P 的环状物体从高度/3h a =处自由下落冲击刚体M - M 。
设冲击过程发生在线弹性范围内，且不计梁和杆的质量，也不考虑杆的压缩稳定性。
已知梁的弯曲刚度为EI ，杆的拉压刚度为EA ，且2EI a EA =。
试求：
（1）当δ=0，即AB 的B 端可看作铰接于C 点时，梁C 截面处的最大动位移
d1∆= （4分）；
（2）当0≠δ，且杆B 端与梁C 端刚好接触时，环状物体重量P 0= （3分）；
（3）当0≠δ时，且P >P 0，梁C 截面处的最大动位移d1∆= （6分）。
M
C
B 3
A
D
M a
2a/3
h
δ
2m 2m 2m 2m
2m A
B C D
E q F
G （a ） A B
D E
F G （b ） 18 18 +
题七图
五、图示长度为l 的三根等刚度杆组成正三角形钢架，各杆弯曲刚度为EI ，则各杆中点截面的剪力= （2分），轴力= （3分），弯矩= （4分），各杆中点距三角形中心距离的改变量δ= （6分）。
题五图
题六图
六、图示矩形截面杆件AB ，两端可以自由伸缩，但不能产生转角。
材料的线膨胀系数为α，弹性模量为E ，矩形截面高度为h ，当杆件下部加热使下部温度均匀升高0t C ，而上部温度保持不变，并假设温度沿杆件截面高度呈线性规律变化。
试针对下列两种情形进行计算（设挠度取向上为正）：
（1）当矩形截面杆件宽度b 为常量时，B 端的弯矩为B M = （3分），跨度中点K 处的挠度为K w = （4分）。
（2）当矩形截面杆件AC 段和DB 段宽度为b ，而CKD 段宽度为2b 时，B 端的弯矩为
B M = （3分），跨度中点K 处的挠度为K w = （4分）。
七、图2（a ）所示结构，BC 段上作用有均布荷载q ，梁AE 的弯曲刚度为EI ，吊杆BF 和DG 的拉压刚度EA =EI /4。
现已知梁AE 上BD 段的弯矩图如图2（b ）所示（单位：kN ·m ），试求：
（1）均布荷载q = kN/m （5分）； （2）吊杆BF 的轴力N BF = kN （4分）； （3）在图（b ）上补全AE 梁的弯矩图（3分）；
A
B
C D K
a
a
a
a
下部加热升温0
t
C
八、已知矩形截面简支梁的横截面宽度为b，高度为h，材料的弹性模量为E，泊松比为ν。
现有一竖直向下的载荷F在梁上距支座为l/8的BC区间内移动，试将4个完全相同的电阻应变片全部粘贴在梁上，当载荷F在梁上BC区间移动时，采用最优的电桥接线方式，由应变仪的读数
仪
ε实现对移动载荷F的大小的测定。
题八图
设在测量中应变仪的读数为
仪
ε，试问
（1）应变片应粘贴在梁上的什么位置？绘出布片图（5分）：（2）绘出电桥接线图（3分）：
（3）写出用应变仪的读数
仪
ε表示移动载荷F大小的表达式：
F＝
仪
ε（4分）。
材料力学部分答案
一、（1）2；（2
）331122114411
213141N l N l N l N l N l N l a a a a a a ---==---或i i j j j j N l N l Const a a -=-；
（3）4
4
11(1)
i i i i i a x l l ===∑
∑
二、（1）0.2kN ·m ；（2）1kN ·m ；（3）σ= _8.26MPa
三、（1）43qa F =；（2）9qa 4/(128EI )；（3）32212224034Ma qa q qa M M qa ⎛⎫--+= ⎪-⎝⎭
四、（1）21d112(2)1661186⎛⎫++∆==++ ⎪ ⎪⎝⎭P P Phk Pa EAh k EA Pa ；（2）()
2
034=+EA P a h δδ （3）221111d1d 1
(22)(22)8(2)1
()28P k P k k Ph k k δδδδ-+++-∆=∆-=，式中 13232EA EA k a a == 五、（1）0；（2）N 23
ql
F =；（3）224ql M =-；（4）4
384ql EI δ=；
六、（1）212B Ebh t M m α==，0K w =；（2）29B Ebh t M m α==，2
3=-K ta w h
α；
七、（1）20；（2）6.625；（3） 八、（1）
（2） （3）
仪εν)
1(3+Ebh
A B D E
F
G
48.75
18
18
48.75。