西北农林科技大学材料力学试题.docx

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西北农林科技大学材料力学试题

西北农林科技大学本科课程考试试题（卷）

2010—2011学年第2学期《材料力学》课程A卷

专业班级：

命题教师：

审题教师：

学生姓名：

学号：

考试成绩：

一、填空题（每空1分，共10分）得分：

分

1.在材料力学中，杆件变形的四种基本形式有：

、、

、。

2.标距为100mm的标准试样，直径为10mm，拉断后测得伸长后的标距为123mm，缩颈处的最小直径为7mm，则该材料的伸长率δ=　　，断面收缩率ψ=　　。

3.从强度角度出发，截面积相同的矩形杆件和圆形杆件，更适合做承受弯曲变形为主的梁。

4．某点的应力状态如图示，则主应力为：

σ1＝；σ2＝。

5．平面图形对过其形心轴的静矩0（请填入=，>,<）

二．单项选择题（每小题2分，共20分）　　　　　　　　得分：

分

1.图示为一端固定的橡胶板条，若在加力前在板表面划条斜直线AB，那么加轴向拉力后AB线所在位置是（）?

（其中ab∥AB∥ce）

（A）ab（B）ae（C）ce（D）ed

2.受扭圆轴，上面作用的扭矩T不变，当直径减小一半时，该截面上的最大切应力与原来的最大切应力之比为（）：

（A）2（B）4（C）6（D）8

3．根据切应力互等定理，图示的各单元体上的切应力正确的是（）。

4.在平面图形的几何性质中，（）的值可正、可负、也可为零。

A.静矩和惯性矩；B.极惯性矩和惯性矩；

C.惯性矩和惯性积；D.静矩和惯性积。

5．受力情况相同的三种等截面梁，用（σmax）1、（σmax）2、（σmax）3分别表示三根梁内横截面上的最大正应力，则下列说法正确的是（）。

（A）（σmax）1=（σmax）2=（σmax）3（B）（σmax）1<（σmax）2=（σmax）3

（C）（σmax）1=（σmax）2<（σmax）3（D）（σmax）1<（σmax）2<（σmax）3

6.在图示矩形截面上，剪力为Fs,欲求m-m线上的切应力，则公式

中,下列说法正确的是（）

（A）

为截面的阴影部分对Z′轴的静矩,B=δ

（B）

为截面的整个部分对Z′轴的静矩,B=δ

（C）

为截面的整个部分对Z轴的静矩,B=δ

（D）

为截面的阴影部分对Z轴的静矩,B=δ

7.已知梁的EIz为常数，长度为l，欲使两的挠曲线在x=l/3处出现一拐点，则比值m1/m2=（）。

（A）2（B）3（C）1/2（D）1/3

8.当系统的温度变化时,下列结构中的（）不会产生温度应力。

9．图示拉杆头和拉杆的横截面均为圆形，拉杆头的剪切面积A＝（）。

10．图示材料相同，直径相等的各杆中，从压杆稳定角度考虑（）杆承受压力能力最大。

三．分析，作图题（共20分）　　　　　　　　　得分：

分

1．求做图示构件的内力图。

（10分）

2．图示矩形等截面梁，试比较水平放置与竖立放置时最大弯曲正应力的比值

σ平/σ立，说明那种放置方式合理。

（10分）

四．计算题（共50分）　　　　　　　　　　　　　　　得分：

分

1．图示阶梯状直杆，若横截面积A1=200mm2，A2=300mm2，A3=400mm2。

试求横截面1-1,2-2,3-3上的轴力，并作轴力图；求横截面3-3上的应力。

（10分）

2.图示实心轴和空心轴通过牙嵌式离合器连接在一起。

已知轴的转速n=100r/min，传递的功率P=7.5kW，材料的许用应力[τ]=40MPa，空心圆轴的内外径之比d2=0.5D2。

试选择实心轴的直径d1和空心轴内外径D2。

（10分）

3．图示结构，AB为铸铁梁，CD为等截面圆钢杆，动载荷P可在0≤χ≤3l/2范围内移动，不考虑梁的弯曲切应力，试确定动载荷P的许用值[P]。

（15分）

已知：

l=2m，铸铁梁Iz=4×107mm4，y1=100mm，y2=64mm，许用拉应力[σt]=35MPa，许用压应力[σc]=140MPa，C*为截面形心；钢杆面积=300mm2，许用应力[σ]=160MPa

4．已知某受力构件上危险点应力状态如图所示，已知材料的弹性模量E=200GPa，泊松比µ=0.3求该单元体的主应力、最大主应变及最大切应力（应力单位为MPa）（15分）

西北农林科技大学课程考试

参考答案与评分标准

考试课程：

材料力学学年学期：

2010-2011-1

试卷类型：

A卷考试时间：

2011-06-12

专业年级：

一、填空题（1×10,共10分）

1.轴向拉伸或压缩，剪切，扭转，弯曲

2.23%，51%

3.矩形杆件

4.σ1＝80MPa；σ2＝30MPa。

5.=

二、选择题（2×10,共20分）

1.（B）；2.（D）；3.（A）；4.（D）；5.（C）

6.（D）；7.（C）；8.（A）；9.（B）；10.（C）

三．分析，作图题（共20分）

1．（10分）

剪力图（5分）

弯矩图（5分）

2．（10分）

由弯曲正应力

和矩形梁

（4分）

可知：

（4分）

因此可知，梁竖立放置合理。

（2分）

四．计算题（共50分）

1．（10分）

解：

FN1=-20KN（压）

FN2=-10KN（压）

FN3=10KN（3分）

轴力图（4分）

（3分）

2．（10分）

解：

轴所传递的扭矩为

（2分）

由实心轴的强度条件

（2分）

可得实心圆轴的直径为

（2分）

由空心轴的强度条件

（2分）

空心圆轴的外径为

（2分）

3．（15分）

由

可知：

当Fs=0时，弯矩M（x）达到极值。

又由题知，当动载在AC段内，x=l/2时，Mmax达到最大Pl/4，为正值，梁上部受压下部受拉；当动载在BC段内，x=3l/2时，弯矩最大Pl/2，为负值，梁上部受拉下部受压，此时CD杆所受轴力FN最大。

（4分）

由∑MA=0，得FNmax=3P/2（2分）

由于y2

，得到P≤28KN（2分）

x=3l/2时，梁下部边缘受最大压应力，此时根据正应力条件

，得到P≤21.9KN（2分）

根据圆杆应力条件有：

，得到P≤32KN（2分）

所以许可载荷为[P]=21.9KN（3分）

4．（15分）

解：

由题知σ=50MPa是主应力之一，考虑其它两对平面，可视为平面应力，则应力圆为：

（5分）

解得其它两个主应力为80MPa和-20MPa，因此三个主应力分别为：

σ1=80MPa，σ2=50MPa，σ3=-20MPa（2分）

最大切应力为τ=（σ1-σ3）/2=50MPa（3分）

有广义胡克定律知最大主应变为：

ε1=[σ1-µ（σ2+σ3）]/E=0.355×10-3（5分）

西北农林科技大学本科课程考试试题（卷）

2010—2011学年第2学期《材料力学》课程B卷

专业班级：

命题教师：

审题教师：

学生姓名：

学号：

考试成绩：

一、填空题（每空1分，共10分）得分：

分

1．a、b、c三种材料的应力应变曲线如图示，则其中强度最高的是，弹性模量最小的是，塑性最好的是。

2．直杆受轴向压缩时，各点处于　　应力状态；圆截面轴扭转时，轴表面各点均处于　　应力状态。

3．从强度角度出发，截面积相同的矩形杆件和圆形杆件，更适合做承受弯曲变形为主的梁。

4．图示①、②两杆材料和长度都相同，但A1＞A2。

若两杆温度都下降Δt℃，则两杆轴力之间的关系是FN1________FN2，应力之间的关系是σ1________σ2。

（填入＜，＝，＞）

5．某点的应力状态如图示，则主应力为：

σ1＝________；σ2＝________。

二．单项选择题（每小题2分，共20分）　　　　　　　　得分：

分

1．如图所示单向均匀拉伸的板条。

若受力前在其表面画上两个正方形a和b，则受力后正方形a、b分别变为（）。

（A）正方形、正方形；（B）正方形、菱形；

（C）矩形、菱形；（D）矩形、正方形。

2．关于低碳钢试样拉伸至屈服时，有以下结论，请判断哪一个是正确的（）：

（A）应力和塑性变形很快增加，因而认为材料失效；

（B）应力和塑性变形虽然很快增加，但不意味着材料失效；

（C）应力不增加，塑性变形很快增加，因而认为材料失效；

（D）应力不增加，塑性变形很快增加，但不意味着材料失效。

3．根据切应力互等定理，图示的各单元体上的切应力正确的是（）。

4．受扭圆轴，上面作用的扭矩T不变，当直径减小一半时，该截面上的最大切应力与原来的最大切应力之比为：

（A）2（B）4（C）6（D）8

5．图示半圆形，若圆心位于坐标原点，则（）。

6．一矩形梁横截面尺寸为a×4a，水平放置（即较宽一面为承载面）与竖立放置（即较窄一面为承载面）时的最大正应力比值（σmax）平：

（σmax）立

（A）1/4（B）1/16（C）1/64（D）16

7.一点的应力状态如图所示，其主应力

、

、

分别为（）。

（A）30MPa、100MPa、50MPa；

（B）50MPa、30MPa、-50MPa；

（C）50MPa、0、-50MPa；

（D）-50MPa、30MPa、50MPa。

8.当系统的温度变化时,下列结构中的（）不会产生温度应力。

9．图示矩形截面梁，截面宽度b＝90mm，高度h＝180mm。

梁在两个互相垂直的平面内分别受有水平力F1和铅垂力F2，则最大弯曲拉应力位置为（）点。

（A）A（B）B（C）C（D）D

10．一空间折杆受力如图示，则其中AB的变形为（）。

（A）偏心拉伸（B）纵横垂直方向弯曲

（C）弯、扭组合（D）拉、弯、扭组合

三．分析、作图题（共20分，每题10分）　得分：

分

1．图示外伸梁,试作剪力图和弯矩图。

2.在图示应力状态中，试用图解法求出最大主应力σ1，σ2，σ3（应力单位

）。

四．计算题（共50分）　　　　　　　　　　　　　　　得分：

分

1．图所示阶梯状直杆横截面积A1=200mm2，A2=300mm2，A3=400mm2，试求横截面1-1,2-2,3-3上的轴力，并作轴力图，求上述横截面上的应力。

（10分）

2．如图所示的传动轴转速n=500r/min，主动轮1输入功率P1=368kW，从动轮2和3分别输出功率P2=147kW，P3=221kW。

已知

，G=80GPa。

试确定AB段的直径d1和BC段的直径d2。

（10分）

3．图示螺钉在拉力F作用下。

已知材料的许用切应力[τ]和许用拉应力[σ]之间的关系为：

[τ]=0.5[σ]，试求螺钉直径d与钉头高度h的合理比值。

（10分）

4．T形截面铸铁梁如图所示。

材料的许用拉应力

MPa，许用压应力

MPa。

试校核梁的强度。

（15分）