工程力学期末考试A(答案)

_____________________ __系______级______________________专业____班 姓名：___________ 学号：__________________ 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）

题号 得分 一 二 三 四 五 六 七 总分 评卷人 审核人 一、选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 1．材料力学中求内力的普遍方法是( D )。

______----------要------------------线------------------------不--------封------------------------------内--密-------------------------------------------------------------__ 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 )。

题---------

---A B

-----

--答 ----

----C D

----图1

-----3．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

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__------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------

5．如图4所示，一个剪切面上的内力为（ C ）。

A．F B．2F C．F/2 D. 4F

图4

6．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5

7． 图6所以示单元体应力状态，沿x方向的线应变x可表示为（ B ）

1A． B.(xy)

EE1 C．(yx) D.

EG

yσx τ σy 图6

8.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．

11 B． C． 4倍 D． 16倍 19． 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

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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My和Mz，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maxMyWyMz1MyMz （×） WzW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WP实 ；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WP空 。 Wp＝

D3D3 dWp＝16[1()4] 16D4对于τ＝FQ/A，若FQ、A的单位分别取N、mm2，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r1 。 (1)

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

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四、计算题（本大题共1小题，共15分）

已知F1=10kN；F2=20kN； F3=35kN；F4=25kN;试画出图示杆件的轴力图。

A B C D 解：1、计算各段的轴力。

------- 密------- 封-------线-------内-------不-------要-------答-------题------- F1

A F2 1 B F3

2 C F4

3 D FF

---------- 1 1 F2 2 F3 3 4 AB段：Fx0 FN1F110kN FFN1 (4分)

1 BC段：Fx0 FN2F2F1

FFN2 N2F12102010kN FF1

F(4分) 2 CD段:FFFx0 N3F425kN N3 F(4分) 4 2、绘制轴力图。 F25NkN10     x (3分) 10五、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。

20 MPa 48 MPa 焊缝 mm 09 150 mm

解：焊缝截面的外法线方向角

arctan1509059.04(3分) 垂直于焊缝的正应力和平行于焊缝的切应力分别为

xyxy

w59.0422

cos2xsin2 4820 2 4820 2 cos( 2  59 . 04  )   2 MPa (6分)

xy w59.042sin2x cos2   48 20

2 sin( 2  59 .04 )   30 MPa (6分)

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_________________ ________系______级________________________专业______班 姓名：_____________ 学号：____________________ 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P1=368kW，从动轮A，C输出的功率分别为P2＝147kW，P3=221kW，轴的转速n=500r／min，材料的G=80GPa，许用切应力[]=70MPa，许用单位长度扭转角[]=1／m，(1)确定AB段的直径d1与BC段的直径d2；(2)若AB与BC段选取同一直径，试确定该轴的直径d。 线不--------------------------------封------内----------------------------密--------------------------------------------------------------------

答解：1.外力

------MP-e195491n9549368--5007028.0Nm -- ---题----MP--e295492----n95491475002087.406Nm --------要---MPe395493----n95492215004220.658Nm -----------2.扭矩图

---------2087.406Nm----4220.658Nm (3分)

---3. AB段直径d1的选取

----33--按强度条件16T16T162087.----d d406max31π7010653.4mm (2分)

1π[]-- -----按刚度条件

----44---32T180Gd4 d32T180322087.406180max-1-[]80109π2162.5mm(2分)1Gπ2----取dd162.5mm (1分) 4. BC段直径d2的选取

33按强度条件16T16T164220.658maxd3 d2π7010667.5mm (2分) 2π[]按刚度条件

32T4418032T180324220.maxGd4 d658180274.5mm(2分) 2Gπ2[]80109π21取dd274.5mm (1分) 因为AB与BC段选取同一直径，因此取dd274.5mm (2分)

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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。

Φ60mm A 解：由梁的受力情况知FA3.2kN FB6.8kN(2分)

作出梁的剪力图和弯矩图如图（a）、（b）所示

由弯矩图知Mmax1.6kNm，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

MC1.6103Nm6C75.510Pa75.5MPa(4分) 33Wz3.1460mm10932MB右1.2103NmB右6maxB右109.410Pa109.4MPa(4分) 433Wz3.1460mm51109326全梁max109.4MPa120MPa(1分)

Cmax 4kN D C B 0.5m 1m 0.3m

3.2kN + + Fs图 - 2.8kN (a) 1.6kNm

+ M图 - 1.2kNm (b)

(4分)

6kN 故该梁强度足够。

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Φ50mm