天大《材料力学》考试期末大作业.docx

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天大《材料力学》考试期末大作业

天大《--材料力学》2017年6月考试期末大作业

材料力学

要求：

一、独立完成，下面已将五组题目列出，请任选一组题目作答，满分100分；

二、答题步骤：

1.使用A4纸打印学院指定答题纸（答题纸请详见附件）；

2.在答题纸上使用黑色水笔按题目要求手写作答；答题纸上全部信息要求手写，包括中心、学号、姓名、科目、答题组数等基本信息和答题内容，请写明题型、题号；

三、提交方式：

请将作答完成后的整页答题纸以图片形式依次粘贴在一个Word

文档中上传（只粘贴部分内容的图片不给分），图片请保持正向、清晰；

1.上传文件命名为“中心-学号-姓名-科目.doc”

2.文件容量大小：

不得超过10MB。

提示：

未按要求作答题目的作业及雷同作业，成绩以0分记！

题目如下：

第一组：

计算题（每小题25分，共100分）

1.图示结构中AC为刚性梁，BD为斜撑杆，载荷F可沿梁AC水平移动。

试问：

为使斜杆的重量最小，斜撑杆与梁之间的夹角

应取何值？

2.如图所示，一半圆拱由刚性块AB和BC及拉杆AC组成，受的均布载荷

作用。

若半圆拱半径

，拉杆的许用应力

，试设计拉杆的直径d。

3.如图所示结构中，悬臂梁AC为No.10工字钢，惯性矩

=245

，A端铰支于空心钢管AB上。

钢管的内径和外径分别为30mm和40mm，B端也是铰支。

当重为500N的重物从h=5mm处自由落于A端时，试校核杆AB的稳定性。

规定稳定安全系数n=2.5。

已知钢梁和钢管的模量为：

E=210GPa。

4.如图所示，重量

的冰块以

的速度冲击长为

，直径

的木桩顶部。

已知木材弹性模量

，求木桩内的最大正应力。

第二组：

计算题（每小题25分，共100分）

1.试求千斤顶丝杠的工作安全因数。

已知最大承载

，有效直径

。

长度

，材料为A3钢，

，

，

，

，

。

可以认为丝杠的下端固定，上端为自由。

2.图示铸铁梁

。

材料许用拉应力

，许用压应力

，求

的最大允许值。

已知

3.如图所示，一实心圆杆1在其外表面紧套空心圆管2。

设杆的拉压刚度分别为

和

。

此组合杆承受轴向拉力F，试求其长度的改变量。

（假设圆杆和圆管之间不发生相对滑动）

4.设有一实心钢杆，在其外表面紧套一铜管。

材料的弹性模量和线膨胀系数分别为

，

和

，

，且

＞

。

两者的横截面面积均为A。

如果两者紧套的程度不会发生相互滑动，试证明当组合管升温

后，其长度改变为

。

第三组：

计算题（每小题25分，共100分）

1.梁的受力情况如下图，材料的

。

若截面为圆柱形，试设计此圆截面直径。

2.图中所示传动轴的转速n=400rpm，主动轮2输入功率P2=60kW,从动轮1，3，4和5的输出功率分别为P1=18kW,P3=12kW,P4=22kW,P5=8kW。

试绘制该轴的扭矩图。

3.简支梁受力如图所示。

采用普通热轧工字型钢，且已知

=160MPa。

试确定工字型钢型号，并按最大切应力准则对梁的强度作全面校核。

（已知选工字钢No.32a：

W=692.2cm3，Iz=11075.5cm4）

4.梁的受力及横截面尺寸如下图所示。

试求：

1．绘出梁的剪力图和弯图；

2．确定梁内横截面上的最大拉应力和最大压应力；

3．确定梁内横截面上的最大切应力；

4．画出横截面上的切应力流。

第四组：

计算题（每小题25分，共100分）

1.求图示单元体的：

（1）图示斜截面上的应力；

（2）主方向和主应力，画出主单元体；

（3）主切应力作用平面的位置及该平面上的正应力，并画出该单元体。

2.用积分法求图所示梁的挠曲线方程和转角方程，并求最大挠度和转角。

各梁EI均为常数。

3.绘制下图所示各梁的剪力图和弯矩图，并求出剪力和弯矩绝对值的最大值。

设F、q、已知。

4.图示梁及柱的材料均为Q235钢，E=200GPa，

=240MPa，均布载荷q=24kN/m，竖杆为两根63×63×5等边角钢（连结成一整体）。

试确定梁及柱的工作安全因数。

第五组：

计算题（每小题25分，共100分）

1.作图所示的各梁的剪力图和弯矩图。

2.用积分法计算图示梁的变形时，需分几段建立方程？

并写出其位移边界条件。

3.图示结构中AC为刚性梁，BD为斜撑杆，载荷F可沿梁AC水平移动。

试问：

为使斜杆的重量最小，斜撑杆与梁之间的夹角

应取何值？

4.如图所示结构中，悬臂梁AC为No.10工字钢，惯性矩

=245

，A端铰支于空心钢管AB上。

钢管的内径和外径分别为30mm和40mm，B端也是铰支。

当重为500N的重物从h=5mm处自由落于A端时，试校核杆AB的稳定性。

规定稳定安全系数n=2.5。

已知钢梁和钢管的模量为：

E=210GPa。