材料力学 同步训练 优秀.docx

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材料力学同步训练优秀

第二章材料力学基础（拉伸、压缩、扭转、剪切、挤压、弯曲）

同步训练

一、填空题

１、材料力学主要研究构件的_____与作用在构件上的_____之间的关系。

２、构件在外力作用下抵抗____的能力称为强度；构件在外力作用下抵抗___的能力称为刚度；构件在外力作用下保持____的能力称为稳定性。

３、构件在外力作用下发生变形，在去掉外力以后能____的变形称为弹性变形，_____而残留下来的变形称塑性变形或_____变形。

材料力学研究的问题主要在_____变形范围内。

４、材料力学对可变固体的性质提出了两个基本假设，即____假设、_____假设和____假设，作为理论分析的基础。

５、杆件受拉伸或压缩变形时的受力特点是作用于杆件上的两外力大小____，方向____，作用线和杆件的轴线____，杆件变形是沿着______方向的____或______。

６、轴力的正负规定为：

杆受拉为_____，受压为_____。

７、构件在外力作用下，单位面积上的______称为应力，用符号____表示，应力的正负规定与轴力_____，拉应力为_____，压应力为________。

８、△l称为杆件的_____变形，它表示杆件沿轴向____的大小，单位是_____；对于拉杆，△l为____值；对于压杆，△l为____值。

９、胡克定律的关系式△l＝Fl/E中的E为表示材料抵抗

_____能力的一个系数，称为材料的_____，乘积EA则表示了杆抵抗_____能力的大小，称为杆的_______。

10、工程上把材料丧失____能力的应力为危险应力;用符号____表示；对于脆性材料的危险应力是______。

11、剪切变形的特点是：

使物体两部分沿剪切面有发生____的趋势。

12、应用τ＝Q/A来计算剪切面上的应力的条件是应力在剪切面内_____分布。

13、剪切强度条件是物体工作切应力___或___材料的许用切应力14、运用剪切强度条件可以解决____校核，选择____，确定三类强度计算问题。

15、如题图2-1所示，图a是____剪切，图b是____剪切，图c是____剪切，它们的剪切面积分别为：

Aa＝____,Ab＝____,Ac＝____。

16、在联接件和被联接件的接触面上将相互_____，这种现象称为挤压。

17、两个物体相互传递____的作用面积称为挤压面，若接触是平面，其挤压面面积为接触面____；若接触面是圆弧面的一部分，其挤压面面积以圆中圆钉的直径平面________。

18、应用σjy＝P/Ajy来计算挤压应力时，应假定在挤压面上的应力是______分布的。

19、当功率的单位为kW，转速的单位为r/min时，外力偶矩的大小m＝________。

20、当功率的单位为W，转速的单位为r/min时，外力偶矩的大小m＝________。

21、在确定外力偶矩m的方向时，凡输入功率的主动外力偶矩，其方向与轴的转向______；凡输入功率的阻力偶矩，其方向与轴的转向________。

22、用___法和___条件可以求出圆轴扭转时的内力，即扭矩，扭矩的正负号规定如下：

用右手螺旋法则，将扭矩表示为_____，即右手的四指弯曲方向表示扭矩的_____，大拇指表示扭矩的____，或扭矩____与截面外法线方向一致，则扭矩为_____，反之为______。

23、若圆轴上同时受几个力偶的作用平衡时，则一横截面上的扭矩等于该截面_____的外力偶矩的_____和。

24、扭矩图表示整个圆轴上各横截面上扭矩_____规律，是分析_____所在位置的依据。

25、用横坐标表示轴各横面的______，纵坐标表示相应横截面上的______，扭矩为正值时，图线画在横坐标的_____；扭矩为负值时，图线画在横坐标的______，这种图线称为扭矩图。

26、推导圆轴扭转剪应力公式时,作了____假设,即圆轴变形前的横截面,变形后仍然保持_____,形状和大小_____半径仍保持_____。

27、根据平面假设可知，扭转变形时，因相邻截面的颗粒之间沿轴线方向的_____不变，____等于零，所以横截面上没有____应力。

28、最大剪应力τmax＝Mn/Wn，公式中的Wn称为____系数，它表示横截面抵抗_____的能力的一个几何量，其单位是____或_____。

29、工程中把发生____的构件称为梁，梁可分为____、____、_____等三种基本形式。

30、如果作用在梁上的各力（包括力偶）作用线均在梁的____平面内，且与梁的轴线_____梁变形后的轴线是在______平面内的一条平面曲线，这种弯曲称为平面弯曲。

31、悬臂梁一端是_______，另一端是_______。

32、一端可以简化为______支座，另一端可简化为_____支座的梁，称为简支梁。

33、如果梁的支座可简化为_____样的形式，梁的一端或两端伸出_____外，并且在伸出去的部分有_____作用时，该梁称为____梁。

34、梁某横截面上的弯矩，等于截面左段梁或右段梁____的代数和，代数和为正，则弯矩为______，代数和为负，则弯矩为_____。

35、凡使梁弯曲成凹面向上时，横截面上的弯矩规定为_____，反之规定为______。

36、弯矩图上，横坐标x表示_____，纵坐标表示_____，正弯矩画在____，负弯矩画在_____。

37、梁在纯弯曲时，梁内_____叫做中性层，它与_____的交线称为_______。

38、最大正应力计算公式的表达式为____,式中的σmax是____，Mmax是_____，Wz是_______。

39、梁的弯曲条件，在忽略剪力情况下为_____，式中的σmax是_______，Mmax是______，Wz是________。

40、直梁弯曲强度的三类问题是_____、______、______。

二、判断题

（）１、作用于杆件上的两个外力是等值，反向，共线的，则杆件受轴向拉伸或压缩。

（）２、作用于钢丝绳上的两个外力的作用线与钢丝绳的轴线重合，方向相对，大小相等，则钢丝绳为压杆。

（）３、内力和外力这两个概念，在理论力学与材料力学中的涵义是相同的。

（）４、作用在杆件上的外力就是载荷。

（）５、内力的合力称为轴力。

（）６、轴力的大小等于外力的大小。

（）７、杆件受到的轴力N愈大，横截面上的正应力愈大。

（）８、如题图2-2所示杆件，有位同学认为m-m截面上的

轴力为N=F+2F=3F，因为该截面两侧的二力在压此截面。

（）９、选取的安全系数愈大愈安全,愈合理。

（）10、作用于构件上的两个外力，大小相等，方向相反，作用线相距很近，则构件受剪切。

（）

（）11、构件受挤压与压缩时，挤压应力的分布与正应力的分布是相同的。

（）12、挤压面面积就是传力的接触面面积。

（）13、由于剪切和挤压总是同时存在，并且挤压P的大小等于切力Q的大小，所以进行强度校核时，比较剪切面积和挤压面积的大小，若哪种面积小，就校核哪种强度便可以了。

（）14、剪切面上的切力是一个集中力。

（）15、当轴的两端受到一对大小相等，方向相反的力偶作用时，轴将产生扭转变形。

（）16、外力偶矩m的方向与轴的转向一致。

（）17、扭矩的正负号由外力偶矩的方向来决定。

（）18、正确地绘制扭矩图是我们分析圆轴上危险截面的依据。

（）19、凡有外力偶矩作用的截面，在扭矩图中发生突变，大小等于外力偶矩。

（）20、传动轴上输入与输出功率的齿轮位置不同，轴上的最大扭矩数值不变。

（）21、圆轴扭转变形时，各横截面上仍为垂直于轴线的平面，只是绕轴作相对转动。

（）22、因等值圆轴扭转变形时，各横截面上没有正应力，只有剪应力存在，所以，扭转变形与剪切变形是相同的。

（）23、等直径圆轴扭转时，横截面上的剪应力是线性分布的。

（）24、抗扭截面系数Wn是表示横截面抵抗扭转变形能力的一个几何量，从τmax＝Mn/Wn获知，Wn愈大，抵抗截面扭转变形能力愈强。

（）

25、作用于梁上的所有外力都垂直于梁的轴线，且轴

线由直线变为曲线的变形称为平面弯曲。

（）

（）26、梁的两端受力大小相等，方向相反的一对力偶作用所产生的变形叫做纯弯曲变形。

（）27、弯矩图表示梁的各横截面上弯矩沿轴线变化的情况，是分析梁的危险截面的依据之一。

（）28、弯曲正应力的计算公式适应于一切弯曲的梁的应力计算。

（）29、从σmax＝Mmax/Wz中可知，梁的横截面抗弯截面系数Wz的大小与Mmax成正比，与σmax成反比。

（）

（）30、如果平面弯曲梁只受均布载荷作用，则梁上各截面弯矩相等，正应力相等。

（）

（）31、要提高梁的强度必须加大梁的截面尺寸或采用高强度优质材料。

（）

三、选择题

１、如题图2-3中，定义正确的拉杆是（）

２、如题图2-4所示各杆中，（）是拉杆，（）是压杆。

３、为研究各构件的内力和应力，材料力学中广泛使用（）法。

Ａ、几何Ｂ、解析Ｃ、投影Ｄ、截面

４、构件抵抗变形的能力称为（）,抵抗破坏的能力称为（）Ａ、强度Ｂ、刚度Ｃ、稳定性Ｄ、弹性

５、材料力学的研究对象为符合理想化基本假设的（）

Ａ、刚体Ｂ、质点Ｃ、静平衡物体Ｄ、弹性体

Ｅ、可变形固体

６、外力消失后，构件能够完全恢复原状的变形称为（）变形Ａ、弹性Ｂ、塑性Ｃ、刚性Ｄ、稳定性

７、通常不允许工程结构中的构件发生（）变形。

Ａ、弹性Ｂ、塑性Ｃ、任何Ｄ、小

８、直杆在（）两个外力作用下发生轴向压缩变形。

Ａ、等值，反向且作用在一条线上

Ｂ、等值，反向且作用在杆轴线上

Ｃ、等值，作用在同一直线上且方向相对

Ｄ、等值，作用在轴线上且方向相对

９、长度和轴向载荷相同的钢拉杆1和木拉杆2产生的绝对伸长量相同，则：

两杆横截面积关系为（）

Ａ、A1>A2Ｂ、A1＝A2Ｃ、A1

10、如题图2-5为受多个轴向力的阶梯杆，各段横截面积

关系：

3A1＝2A2＝2A4＝A3。

（1）轴力最大的截面为（），

应力最大的截面为（）

Ａ、1-1Ｂ、2-2

Ｃ、3-3Ｄ、4-4

（2）最大工作应力为（）应力。

Ｅ、拉Ｆ、压（3）设此杆为铸铁制造，其抗压能力比抗拉能力大一倍，则杆危险截面为（），杆的破坏形式为（）

Ｇ、1-1Ｈ、2-2Ｉ、3-3Ｊ、4-4

Ｋ、拉断Ｌ、压断Ｍ、拉断或压断

11、剪切变形的受力特点是作用在杆件上的两个外力大小相等，方向相反，作用线（）

Ａ、与杆件轴线重合Ｂ、相距很近

Ｃ、相距很近并与杆件的轴线重合

Ｄ、相距很近并与构件或构件的横截面平行，但不重合

12、受切构件剪切面的切应力大小（）

Ａ、外力愈大，切应力愈大Ｂ、切力Q愈大，切应力愈大

Ｃ、当切面面积一定时，切力Q愈大，切应力愈大

Ｄ、切应变愈大，切应力愈大

13、受切螺栓的直径增加一倍，当其他条件不变时，剪切面上的切应力将减小（）

Ａ、1倍Ｂ、1/2倍Ｃ、1/4倍Ｄ、3/4倍

14、用平键与轴连接，当其他条件不变时，键的剪切面长度增加一倍，剪切面上的切应力将减少。

（）

Ａ、１倍Ｂ、1/2倍Ｃ、1/4倍Ｄ、3/4倍

15、用螺栓联接两块钢板，当其他条件不变时，螺栓的直径增加一倍，挤压应力将减少（）

Ａ、１倍Ｂ、1/2倍Ｃ、1/4倍Ｄ、3/4倍

Ｅ、以上都不正确

16、如题图2-6所示各轴，产生扭转变形的是（）

Ａ、图aＢ、图bＣ、图cＤ、图dＥ、以上都不正确

17、如题图2-7所示杆的扭矩图，正确的扭矩图是（）

Ａ、图aＢ、图bＣ、图cＤ、都不正确

18、等值圆轴扭转时，横截面上的剪应力的合在结果是（）

Ａ、一集中力Ｂ、一力偶Ｃ、一内力偶矩

Ｄ、一外力偶矩Ｅ、以上都不正确

19、如题图2-8所示各种情况下切应力分布正确的是（）

Ａ、图aＢ、图bＣ、图cＤ、图d

Ｅ、都正确Ｆ、以上都不正确

20、在机床齿轮箱吕，高速轴与低速轴的直径相比，直径大的是（）

Ａ、高速轴Ｂ、低速轴

Ｃ、无法判定Ｄ、以上都不正确

21、平面弯曲的外力条件是（）

Ａ、梁的两端有大小相等，方向相反，作用线重合的轴力作用

Ｂ、梁两端受有大小相等，方向相反，作用面与轴线垂直的力偶Ｃ、梁的纵向对称平面内受有外力（包括力偶）的作用

Ｄ、梁的纵向对称平面只受一对大小相等，方向相反的集中力偶作用。

Ｅ、梁的纵向对称平面内受有外力（包括力偶）的作用，且外力作用线与轴线垂直

21、应用截面法计算梁截面的弯矩，其弯矩等于（）

Ａ、梁上所有外力对截面力矩的代数和

Ｂ、梁上所有外力对该截面力矩的代数和

Ｃ、该截面左段梁（或右段梁）上所有外力对任意矩心的代数和Ｄ、该截面左段梁（或右段梁）上所有外力（包括力偶）对该截面形心矩的代数和

22、题图2-9中I-I截面上的弯矩为（）

Ａ、FaＢ、Fb

Ｃ、Fbc/a+bＤ、（ac/a+b）F

23、直梁弯曲强度条件σmax＝Mmax/Wz≤[σ]，σmax应是（）上的最大正应力。

Ａ、梁的任意截面Ｂ、梁的最大横截面Ｃ、梁的最小横截面Ｄ、梁的危险截面

24、等截面直梁弯曲强度条件σmax＝Mmax/Wz≤[σ]中的Mmax应是（）上的弯矩。

Ａ、梁的任意截面Ｂ、梁的端面

Ｃ、梁的中点横截面Ｄ、弯矩最大的横截面

四、改错题

１、杆件受轴向拉伸或压缩的受力特点是：

作用于杆件上的外力作用线通过杆件的轴线，变形特点是伸长或缩短。

（）

２、用截面法和平衡条件能求出轴力的大小、方向及正负。

（）

３、受轴向拉伸或压缩杆件上的内力轴力，轴力是分布力的集中力，通过截面形心。

（）

４、受轴向拉压杆件截面上的应力是均匀分布的。

（）

５、受轴向拉伸或压缩的杆件的变形大小是用△l和ε来度量的。

（）

６、在任何条件下杆件绝对变形△l与轴力N和l成正比，与杆的横截面积A成反比，即：

△l＝NL/EA。

（）

７、受轴向拉伸或压缩杆件的应力与应变成正比。

（）

８、材料的拉压弹性模量E愈大，杆的变形△l愈小。

（）

９、杆件受大小相等，方向相反，作用线与轴线重合的一对力作用，使杆件上任意两个截面发生沿外力方向的相等错动，杆件的这种变形称为剪切变形。

（）

10、切应力在剪切面上是均匀分布的,方向垂直于剪切面。

（）

11、剪切面上的切应力愈大，切力Q愈大；剪切面面积愈大，切应力愈小。

（）

12、压缩力只分布于两杆件相互接触的局部区域，而挤压应力则遍及整个构件内部。

（）

13、如图2-10所示两根轴，根据扭转变形的受力特点是轴两端受一对大小相等，方向相反，作用面与轴线垂直的力偶作用，而图a只有力偶作用，图b只有A端受一对大小相等，方向相反的力F作用，所以，图示两轴将不产生扭转变形。

（）

14、已知一齿轮轴的转速n=250r/min,输入功率W=7KW,则主动力偶矩M=7024×7/250＝196.67N·m（）

15、在校核受扭转圆轴的强度时，发现原设计的扭转强度不够，那么可选用优质材料来满足强度要求。

（）

16、两根直径和长度相同的圆轴，一根为钢，另一根为铜。

在大小相同的外力偶矩m的作用下，两根轴的最大剪应力相等，强度一样，变形相等，刚度不一样。

（）

17、截面形状为矩形并能承受重力的直杆叫做梁。

（）

18、作用在梁上的所有外力如果都与梁轴线垂直，该梁产生平面弯曲。

（）

19、如果梁只受力偶作用，且力偶作用在梁的横截面上，这种变形叫做弯曲变形。

（）

20、一端为固定约束，一端为自由端的杆称为悬臂梁。

（）

21、两端伸出支座外的简支梁叫做外伸梁。

（）

22、使梁上凹的弯矩为正，反之为负。

（）

五、计算题

１、如题图2-11所示圆截面钢杆，已知E=210GPa,试求杆的总伸长。

２、如题图2-12所示吊车在托架AC梁上移动，斜杆AB的截面为圆形，直径d=20mm，G=15KN，试求斜杆AB的最大正应力。

３、如题图2-13所示滑轮结构，AB杆为钢杆，截面为圆形，直径d=20mm，[σ]木＝12MPa，试求此结构的许用载荷。

题图2-13

４、如题图2-14所示木榫头，已知a=b=12cm，h=35cm，c=4.5cm，P=40KN，试求剪切和挤压应力。

题图2-14

５、电瓶车挂钩用插销联接，如题图2-15所示，插销的材料为20钢，[τ]＝30MN/m2，[σjy]＝100MN/m2，牵引力P＝15KN，试选用插销直径d。

题图2-15

６、如题图2-16所示铆钉联接，已知F=100KN,t1＝8mm，t2＝10mm，[τ]=70MPa，[σjy]＝160MPa，问需直径为20mm的铆钉几个？

题图2-16

７、直径D=5cm的圆轴，受到转矩Mn=2150N·m的作用，试求轴横截面上的最大剪应力。

８、一轴的尺寸和形状如题图2-17所示，外力偶矩m=300N.m，设轴的许用切应力[τ]＝70MN/m2，试校核轴的强度。

题图2-17

９、机床减速箱Ⅱ轴如题图2-18所示，轴传递的功率为P=5.5KW，转速n=200r/min,材料为45钢，[τ]＝40MN/m2，试按强度条件初步算出轴的直径。

题图2-18

10、试计算题图2-19所示梁的支座反力,已知P=400N,m=100N·m，a=20cm，b=40cm。

（a）题图2-19（b）

11、试确定如题图2-20所示使梁产生平面弯曲的全部外力，设a=30cm,P=500N，q=1000N/m。

（a）题图2-20（b）

12、求题图2-21梁在I-I截面上的弯矩。

题图2-21

13、试计算题图2-22所示截面的抗弯截面系数Wz和Wy。

（a）（b）题图2-22（c）

14、试列出如题图2-23所示悬臂梁的弯矩方程，并求出梁内最大弯矩。

（a）题图2-23（b）

六、作图题

１、Mn为圆轴横截面上的扭矩，如题图2-24所示，试画出横截面上与Mn对应的剪应力分布图。

（a）（b）（c）（d）

２、试绘出如题图2-25所示各轴的扭矩图。

题图2-25

３、绘出题图2-26所示各梁弯矩图。

（a）题图2-26（b）

４、绘出题图2-27所示梁的弯矩图。

（a）题图2-27（b）