工程力学复习题.docx

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1、工程力学复习题08级工程力学复习题 一、填空题 1、工程力学包括 、 、 和动力学的有关内容。 2、力的三要素是力的 、 、 。用符号表示力的单位是 或 。 、力偶的三要素是力偶矩的 、 和 。用符号表示力偶矩的单位为 或 。 4、常见的约束类型有 约束、 约束、 约束和固定端约束。 5、低碳钢拉伸时的大致可分为 、 、 和 阶段。 6、剪切变形的特点是工件受到一对大小 、方向 、作用线 且相距很近的外力作用。 7、圆轴扭转的变形特点是：杆件的各横截面绕杆轴线发生相对 ，杆轴线始终保持 。 8、平面弯曲变形的变形特点是杆的轴线被弯成一条 。 9、静定梁可分为三种类型，即 、 和 。 10、平面

2、汇交力系平衡的解析条件是：力系中所有的力在 投影的代数均为 。 11、在工程中受拉伸的杆件，其共同的特点是：作用于杆件上的外力或外力的合力的作用线与构件轴线 ，杆件发生 方向，伸长或压缩。 12、力矩的大小等于 和 的乘积。通常规定力使物体绕矩心 时力矩为正，反之为负。 13、大小 ，方向 ，作用线 的两个力组成的力系，称为力偶。力偶中二力之间的距离称为 ，力偶所在的平面称为 。 14、力的平将作用在刚体某点的力平移到刚体上别指定一点，而不改变原力对刚体的作用效果，则必须附加一力偶，其力偶矩等于 。 15、构件的强度是指 的能力；构件的刚度是指 的能力；构件的稳定性是指 的能力。 二、判断题：

3、 1、力的可传性定理，只适用于刚体。 2、两物体间相互作用的力总是同时存在，并且两力等值、反向共线，作用在同一个物体上。 3、力的大小等于零或力的作用线通过矩心时，力矩等于零。 4、力偶无合力，且力偶只能用力偶来等效。 5、柔体约束特点是限制物体沿绳索伸长方向的运动，只能给物体提供拉力。 6、二力杆的约束力不一沿杆件两端铰链中心的连线，指向固定。 7、截面法求轴力杆件受拉时轴力为负，受压时轴力为正。 8、常用的塑性指标有两个：伸长率和断面收缩率。 9、工程上通常把伸长率大于等于5%的材料称为塑性材料。 三、简答题 1、力的平移定理？ 2、平面汇交力系的平衡条件？ 3、三力平衡汇交定理？ 4、二

4、力平衡条件？ 5、胡克定律的内容？ 6、什么是极限应力和许用应力？ 7、力F沿X、Y坐标轴方向的分力和该力在边两个坐标轴上的投影是否相同？有何区别？ 8、力的作用效应是什么？ 9、什么是约束和约束力？ 1 10、什么是力矩和力偶？ 11、什么是极限应力和许用应力？ 12、拉伸与压缩的强度条件是什么？利用强度条件可以解决工程中哪睦强度问题？ 2 四、 试画出以下各题中指定物体的受力图。 (a) 拱ABCD；(b) 半拱AB部分；(c) 踏板AB；(d) 杠杆AB；(e) 方板ABCD；(f) 节点B。 D (d) B C (e) C (f) (a) A F C D W B W A (b) A B

5、 A W D A F B C F B D B (c) A F D D 五、 如图所示结构由两弯杆ABC和DE构成。构件重量不计，图中的长度单位为cm。已知F=200 N，试求支座A和E的约束力。 F 4 六、 由AC和CD构成的复合梁通过铰链C连接，它的支承和受力如题4-16图所示。已知均布载荷集度q=10 kN/m，力偶M=40 kNm，a=2 m，不计梁重，试求支座A、B、D的约束力和铰链C所受的力。 七、 图示阶梯形圆截面杆，承受轴向载荷F1=50 kN与F2作用，AB与BC段的直径分别为d1=20 mm和d2=30 mm ，如欲使AB与BC段横截面上的正应力相同，试求载荷F2之值。 2

6、 1 F2 F1 A B 1 C 2 八、 题七图所示圆截面杆，已知载荷F1=200 kN，F2=100 kN，AB段的直径d1=40 mm，如欲使AB与BC3 6 8 B C 6 D A E q A B a a C a M D a 段横截面上的正应力相同，试求BC段的直径。 九、 图示桁架，杆1与杆2的横截面均为圆形，直径分别为d1=30 mm与d2=20 mm，两杆材料相同，许用应力=160 MPa。该桁架在节点A处承受铅直方向的载荷F=80 kN作用，试校核桁架的强度。 C B 2 1 300 450 A F 十、如图所述轴，若扭力偶矩M=1 kNm，许用切应力 =80 MPa，单位长度

7、的许用扭转角=0.5 0/m，切变模量G=80 GPa，试确定轴径。 M M C B l A l 十一、试建立图示各梁的剪力与弯矩方程,并画剪力与弯矩图。 q F C B A B A l l/2 l/2 ql/4 (d) (c) 十二、 图示悬臂梁，横截面为矩形，承受载荷F1与F2作用，且F1=2F2=5 kN，试计算梁内的最大弯曲正应力，及该应力所在截面上K点处的弯曲正应力。 40 F2 F1 80 C z 1m 1m 30 K y 4 08级工程力学答案 一、填空题 1、静力学、材料力学、运动学 2、大小、方向、作用点 N KN 、大小、转向 作用面的方位 Nm KNm 4、柔性 、光滑接

8、触面 、 圆柱形铰链 5、线弹性阶段、屈服阶段、强化阶段 缩颈 6、相等、相反、平行 7、转动 直线 8、曲线 9、简支梁、外伸梁 10、刚体 11、绝对 相对 牵连 12、任选两个坐档轴上 零 13、重合 沿轴线 14、各分力 代数 合力投影定理 15、力 力臂 逆时针转动 16、相等 相反 相互平行 力偶臂 力偶的作用面 17、原力对该指定点之矩 18、构件抵抗破坏 构件抵抗变形 构件保持其原有几何平衡状态 二、判断题：对的画“”，错的画“” 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 三、解释题 1、力的平移定理：作用在刚体上的力可以从原作用点等效地平等移动到刚体内任一

9、指定点，但必须在该力与指定点所决定的平面内附加一力偶，其力偶矩等于原力对指定点之矩。 2、平面汇交力系的平衡条件：力系中各力在两个坐标轴上投影的代数和分别等于零。 3、三力平衡汇交定理：刚体受三个共面但互不平等的力作用而平衡时，三力必汇交于一点。 4、二力平衡条件：刚体上仅受两力作用而平衡的必要与充分条件是：此两力必须等值、反向、共线。 5、胡克定律的内容：轴各拉伸和压缩时，当杆横截面上的正应力不超过某一限度时，正应力与相应的纵向线应变成正比。 6、点的速度合成定理：动点的绝对速度等于它的牵连速度和相对速度的矢量和。即动点的绝对速度可由牵连速度和相对速度为边所作的平等四边形的对角线来表示。 7

10、、什么是极限应力和许用应力？ 答：材料破坏时的应力称为危险应力或极限应力。将极限应力除以大于1的数n所得的结果称为“许用应力”。 8、力F沿、Y坐标轴方向的分力和该力在边两个坐标轴上的投影是否相同？有何区别？ 答：力F在坐标轴上的分力为F，FY，在、Y轴上的投景有FX，FY，FX 和FX数值相等，但FX是矢量，F是代数量。FY和FY数值相等，但FY是矢量，FY是代数量。 9、力的作用效应是什么？ 答：有两种效应。一是运动效应；即上直发报体机械运动状态的变化。二是变形效应，即使物体产生变形。 10、什么是约束和约束力？ 答：一个物体的运动受到周围其他物体的限制，这种限制条件称为“约束“。约束作用

11、于被约束物体上的限制其运动的力称为”约束力“。 5 11、什么是力矩和力偶？ 答：表示力使物体绕某点转动效应的量称为力对点之矩。大不为力与力臂的乘积。一对等值，反向，不共线的平等力组成的特殊力系，称为力偶。 12、什么是极限应力和许用应力？ 答：材料破坏时的应力称为危险应力或极限应力。将极限应力除以大于1的数n所得的结果称为“许用应力”。 13、拉伸与压缩的强度条件是什么？利用强度条件可以解决工程中哪睦强度问题？ 答：强度条件是：=FN/A。式中：工作应力。许用应力。能解决工程中三类强度问题是：1、强度校核2、设计截面3、确定许用截荷。 四解： FC B FB (d) A C D W C (e

12、) F FAx FAy (a) FD FA (b) B (c) A W D A F B C F B FB D FD FB A F A FA FAB B B FB FBC (f) W 五、 如图所示结构由两弯杆ABC和DE构成。构件重量不计，图中的长度单位为cm。已知F=200 N，试求支座A和E的约束力。 F 4 6 6 8 B C 6 D A E 五、解：(1) 取DE为研究对象，DE为二力杆；FD = FE FD E FE D 3 (2) 取ABC为研究对象，受力分析并画受力图；画封闭的力三角形： 3 A FA=FD=FE=D B F FA FD 4 FA FD F 15F=166.7 N

13、 23六、 由AC和CD构成的复合梁通过铰链C连接，它的支承和受力如题4-16图所示。已知均布载荷集度q=10 kN/m，力偶M=40 kNm，a=2 m，不计梁重，试求支座A、B、D的约束力和铰链C所受的力。 解：(1) 研究CD杆，受力分析，画出受力图(平面平行力系)； (2) 选坐标系Cxy，列出平衡方程； C FC x dx a a y qdx q M D FD x A B a a C a a q M D MC(F)=0: -qdxx+M-FD2a=00a FD=5 kNFy=0: FC-qdx-FD=00a FC=25 kN(3) 研究ABC杆，受力分析，画出受力图(平面平行力系)；

14、 y qdx q A B FA FB a C FC x x dx 7 a (4) 选坐标系Bxy，列出平衡方程； MB(F)=0: FAa-qdxx-FCa=00a FA=35 kNF约束力的方向如图所示。 y=0: -FA-qdx+FB-FC=00a FB=80 kN七、 图示阶梯形圆截面杆，承受轴向载荷F1=50 kN与F2作用，AB与BC段的直径分别为d1=20 mm和d2=30 mm ，如欲使AB与BC段横截面上的正应力相同，试求载荷F2之值。 2 1 F2 F1 A B 1 C 2 解：(1) 用截面法求出1-1、2-2截面的轴力； FN1=F1 FN2=F1+F2 (2) 求1-1

15、、2-2截面的正应力，利用正应力相同； FN150103s1=159.2MPa 1A1p0.0224FN250103+F2s2=s1=159.2MPa 1A22p0.034F2=62.5kN 八、 题七图所示圆截面杆，已知载荷F1=200 kN，F2=100 kN，AB段的直径d1=40 mm，如欲使AB与BC段横截面上的正应力相同，试求BC段的直径。 解：(1) 用截面法求出1-1、2-2截面的轴力； FN1=F1 FN2=F1+F2 (2) 求1-1、2-2截面的正应力，利用正应力相同； FN1200103s1=159.2MPa 1A1p0.0424FN2(200+100)103s2=s1

16、=159.2MPa 1A22pd24d2=49.0 mm 8 九、 图示桁架，杆1与杆2的横截面均为圆形，直径分别为d1=30 mm与d2=20 mm，两杆材料相同，许用应力=160 MPa。该桁架在节点A处承受铅直方向的载荷F=80 kN作用，试校核桁架的强度。 C B 2 1 300 450 A F 解：(1) 对节点A受力分析，求出AB和AC两杆所受的力； y FAC FAB 0 (2) 列平衡方程 300 45 A F x F F解得： xy=0 -FABsin300+FACsin450=0=0 FABcos30+FACcos45-F=000FAC=22F=41.4kN FAB=F=5

17、8.6kN 3+13+1FAB=82.9MPaA1(2) 分别对两杆进行强度计算； sAB=sACsF=AC=131.8MPaA2s所以桁架的强度足够。 十一、 如图所述轴，若扭力偶矩M=1 kNm，许用切应力 =80 MPa，单位长度的许用扭转角=0.5 0/m，切变模量G=80 GPa，试确定轴径。 M M C B l A l 解：(1) 考虑轴的强度条件； 9 tABmaxtBCmax2M2110616=t 80 d150.3mm31pd1pd1316 6M11016=t 80 d239.9mm31pd23pd216(2) 考虑轴的刚度条件； qABqBCMTAB180021063218

18、00=q 1030.5 d173.5 mm 34GIpABp8010pd1pMTBC180011063218003=q 100.5 d261.8 mm 34GIpBCp8010pd2p(3) 综合轴的强度和刚度条件，确定轴的直径； d173.5mm d261.8mm 十一、试建立图示各梁的剪力与弯矩方程,并画剪力与弯矩图。 F C B A A l/2 l/2 ql/4 (c) 解：(c) (1) 求约束反力 x2 F x 1 B C A RA RC q l B (d) RA=F RC=2F (2) 列剪力方程与弯矩方程 FS1=-F (0x1l/2) M1=-Fx1 (0x1l/2) FS2=

19、F (l/2(3) 画剪力图与弯矩图 x1l) M2=-F(l-x2) (l/2x1l) FS F F x M 10 x Fl/2 (d) A q B x ql/4 (1) 列剪力方程与弯矩方程 FS=qll-qx=q(-x) (0xl) 44qlqM1=x-x2 (0xl) 42(2) 画剪力图与弯矩图 FS ql/4 (+) x (-) 3ql/4 M 2ql/32 (+) x (-) ql2/4 10-3 图示简支梁，载荷F可按四种方式作用于梁上，试分别画弯矩图，并从强度方面考虑，指出何种加载方式最好。 十二、 图示悬臂梁，横截面为矩形，承受载荷F1与F2作用，且F1=2F2=5 kN，

20、试计算梁内的最大弯曲正应力，及该应力所在截面上K点处的弯曲正应力。 40 F2 F1 11 80 C z 1m 1m 30 K 解：(1) 画梁的弯矩图 M 7.5kN 5kN (+) (2) 最大弯矩： x Mmax=7.5 kN (3) 计算应力： 最大应力： smaxK点的应力： MmaxMmax7.5106=176 MPabh240802WZ66MmaxyMmaxy7.510630sK=132 MPa33bh4080IZ1212 12 08模具、机电复习题 一、填空题 1. 平面任意力系向一点简化，一般情况下可得和，前者等于力系各力的，一般与简化中心关；后者的矩为力系各力对简化中心之矩

21、的，一般与简化中心关。 2. 材料力学的三个基本假设是、。 3. 连接件的强度计算方法主要包括和两项强度计算。 4. 梁变形后横截面形心在方向上的位移称为挠度。 5、平面弯曲时，所有的荷载都作用在梁的 。 6约束反力的方向总是与 方向相反 7平面任意力系平衡时,若采用三矩式的方程,其附加条件是 。 8 为保证机械和工程结构的正常工作,其中各构件一般应满足 、 和 三方面要求。 9 粉笔杆受扭时，是沿 截面破坏的，它是由 应力造成的。 10 低碳钢在拉伸过程中，依次表现为弹性阶段， ， ， 四个阶段。 二、 选择题： 1、危险截面是( )所在的截面。 A. 最大面积 B 最小面积 C 最大应力

22、D 最大内力 2、下列说法中，哪个说法正确?( ) A力越大，则力的投影越大 B力作用点离矩心越远，则该力的力矩越大 C力偶由力组成，可以与一个力等效 D力偶矩与矩心位置无关 3、低碳钢整个拉伸过程中，材料只发生弹性变形的应力范围是不超过( )，。 Ab Be Cp Ds 4 根据均匀性假设，可认为构件的( ) 在各处相同。 (A)应力 (B) 应变 (C)材料的弹性系数 (D) 位移 5 构件的强度是指( )，刚度是指( )，稳定性指( )。 (A)在外力作用下构件抵抗变形的能力 (B) 在外力作用下构件保持原有平衡态的能力 (C) 在外力作用下构件抵抗破坏的能力 6下列哪个叙述是正确的？

23、13 A. 力的可传性定理适用于一切物体。 B. 作用于反作用力定理只适用于刚体。 C. 若作用在刚体上的三个力共面且汇交于一点，则此三力平衡。 D. 作用在刚体上的力的三要素是大小、方向、作用线。 7低碳刚在屈服阶段将发生变形。 A. 弹性 B.线弹性 C.塑性 D.弹塑性 8一物体受两力作用平衡时,则两力必 (1)大小相等 (2)方向相反 (3)二力必共线，上述正确者为 ( ) A.(1),(2) B.(1),(3) C.(2),(3) D.(1),(2),(3) 9. 一简支梁承受均布荷载作用，若荷载集度为q，跨度为L，则梁中产生之最大弯矩为( ) A. q L/4 B.3q L/4 C

24、.3q L/8 D. q L/8 。 10.设有一简支梁，其弯矩方程式为x+3x+1，则其剪力方程式为 ( ) A.3x+1 B.2x+3 C.x+3 D.4x+1。 得分 三、计算题 22221、试画出以下各题中AB梁的受力图。 F A D W A D (d) B A C B q (e) F B 2 杆AC、BC在C处铰接，另一端均与墙面铰接，如图所示，F1和F2作用在销钉C上，F1=445 N，F2=535 N，不计杆重，试求两杆所受的力。 14 4 A 30o F1 3 B CF2 3 四连杆机构在图示位置平衡。已知OA=60cm，BC=40cm，作用BC上的力偶的力偶矩大小为M2=1N

25、.m，试求作用在OA上力偶的力偶矩大小M1和AB所受的力FAB所受的力。各杆重量不计。 O M1 A C 30o B M2 4 某传动轴，转速n=300 r/min(转/分），轮1为主动轮，输入的功率P1=50 kW，轮2、轮3与轮4为从动轮，输出功率分别为P2=10 kW，P3=P4=20 kW。 (1) 试画轴的扭矩图，并求轴的最大扭矩。 (2) 若将轮1与论3的位置对调，轴的最大扭矩变为何值，对轴的受力是否有利。 P3 P4 P1 P2 1 2 4 3 800 800 800 5试建立图示各梁的剪力与弯矩方程,并画剪力与弯矩图。 Fl F A B A l/2 l/2 l/2 (a) q

26、q B A A l/2 l/2 l/2 (c) q B A A l/3 l/2 l/4 l/4 (e) 15 q B ql l/2 (b) q l/2 (d) q l/3 (f) ql2 B B l/3 16 F FA A D C W FD (d) B A FB FA q (e) F FBx B FBy 2-2 杆AC、BC在C处铰接，另一端均与墙面铰接，如图所示，F1和F2作用在销钉C上，F1=445 N，F2=535 N，不计杆重，试求两杆所受的力。 B C3 4 A 30o F1 F2 解：(1) 取节点C为研究对象，画受力图，注意AC、BC都为二力杆， (2) 列平衡方程： FBC C

27、F2 x y FAC F1 4F=0 F+FACsin60o-F2=0y153F=0 F-FBC-FACcos60o=0 x15FAC=207 N FBC=164 NAC与BC两杆均受拉。 3-5 四连杆机构在图示位置平衡。已知OA=60cm，BC=40cm，作用BC上的力偶的力偶矩大小为M2=1N.m，试求作用在OA上力偶的力偶矩大小M1和AB所受的力FAB所受的力。各杆重量不计。 A C M1 30o 17 B M2 解：(1) 研究BC杆，受力分析，画受力图： 列平衡方程： 30o B FC C M2 FB M=0 F(2) 研究AB，受力如图： 可知： FA A BBCsin30o-M

28、2=0 M21FB=5 Noo0.4sin30BCsin30B FB FA=FB=FB=5 N (3) 研究OA杆，受力分析，画受力图： 列平衡方程： FO M1 O A FA M=0 -FAOA+M1=0 M1=FAOA=50.6=3 Nm9-4 某传动轴，转速n=300 r/min(转/分），轮1为主动轮，输入的功率P1=50 kW，轮2、轮3与轮4为从动轮，输出功率分别为P2=10 kW，P3=P4=20 kW。 (1) 试画轴的扭矩图，并求轴的最大扭矩。 (2) 若将轮1与论3的位置对调，轴的最大扭矩变为何值，对轴的受力是否有利。 P3 P4 P1 P2 1 2 4 3 800 800

29、 800 18 解：(1) 计算各传动轮传递的外力偶矩； M1=9550P1=1591.7Nm M2=318.3Nm M3=M4=636.7Nm n1273.4 636.7 (+) (-) 318.3 x (2) 画出轴的扭矩图，并求轴的最大扭矩； T(Nm) Tmax=1273.4 kNm (3) 对调论1与轮3，扭矩图为； T(Nm) (-) 636.7 955 636.7 (+) x Tmax=955 kNm 所以对轴的受力有利。 10-5 图示各梁，试利用剪力、弯矩与载荷集度的关系画剪力与弯矩图。 q Fl F A B A l/2 l/2 l/2 ql l/2 (b) (a) q q

30、q B A A l/2 l/2 l/2 l/2 (d) (c) q q B A A l/3 l/3 l/2 l/4 l/4 (f) (e) 19 B ql2 B B l/3 解：(a) (1) 求约束力； F A Fl B MB RB RB=F MB=2Fl (2) 画剪力图和弯矩图； FS M (b) (1) 求约束力； MA F (+) 3Fl/2 Fl/2 (+) 2Fl x x A RA ql B RA=0 MA=0 (2) 画剪力图和弯矩图； FS M (c) (1) 求约束力； A (+) (-) ql/2 ql/2 x ql2/8 (+) x q RA q B RB 20 RA=

31、RB=(2) 画剪力图和弯矩图； FS ql/4 (+) (-) ql/4 M ql2/32 (+) (-) ql 2/32 (d) (1) 求约束力； q A RA ql 4(-) ql/4 x x ql2 B RB RA=(2) 画剪力图和弯矩图； FS M (e) (1) 求约束力； A RA 9ql5ql RB= 889ql/8 (+) 5ql/8 x ql2 (+) 9ql/16 2x q B RB 21 RA=RB=(2) 画剪力图和弯矩图； FS (-) M ql2/16 (f) (1) 求约束力； A RA ql 4ql/4 (+) ql/4 ql2 x ql2/16 x (+) 23ql/32 q B RB RA=(2) 画剪力图和弯矩图； FS M 5ql10ql RB= 995ql/9 (+) 7ql/9 2ql/9 (-) x 10ql/9 17ql2/54 5ql2/27 (+) x 22 23