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1、专业班级： 姓名： 学号： 密封线河南理工大学 学年第 学期专业班级： 姓名： 学号： 密封线工程力学试卷（A卷）考试方式： 闭卷 本试卷考试分数占学生总评成绩的 70 %总 分题号一二三四五六题分241218151516核分人得分 复查总分 总复查人 得分评卷人一、基本题（每道题8分，共24分）1求图示铆钉头的剪切应力和挤压应力。 解： 2正方体受力如图所示，求该力对X轴、Y轴和Z轴的矩。解： （分） （2分） （分）3如图所示是一箱形截面(单位为mm)，试求、 。解：得分评卷人 二、（本题 12 分）求图示刚架的C处的支座反力。1 取整个结构为研究对象，作出受力图（略）：（3分）2 列出静
2、力平衡方程：（8分） ： ： ：3 解得：（向左），（向上）， （逆时针） （1分）得分评卷人 三、（本题 18 分）由AC和CD构成的组合梁通过铰链C连接。它的支承和受力如图所示。已知均布载荷强度q=10 kN/m，力偶矩M=40 kNm，不计梁重。求支座A，B，D的约束力。（做在下页）解： 1. 分别对AC段和CD段画出受力图（略）：（4分）2. 分别对AC段和CD段列出静力平衡方程：（12分）CD段：AC段： 解得：，（向上），（向上）,（向上）, （向下）（3分）得分评卷人 四、（本题15分）图示简易起重设备中，BC为一刚性杆，AC为钢质圆截面杆，已知AC杆的直径为d = 40 mm
3、，许用拉应力为=170 MPa ，外力P = 60 kN，试校核AC杆的强度。解：1）求轴力 kN （6分）2）强度校核 MPa（8分）=170 MPa，故AC杆的强度满足要求。（1分）得分评卷人 五、（本题15 分）图示等直圆杆，已知外力偶矩 ，许用切应力，试由强度条件确定轴的直径d 。解： （4分） （8分） （3分） 得分评卷人 六、（本题16分）一简支木梁，荷载F =5 kN，距离= 0.7 m，材料的许用弯曲正应力 =10MPa，横截面为的矩形。试按正应力强度条件确定梁横截面的尺寸。解：(1)根据静力学平衡方程和对称性，可得出： (3分) (2)作弯距图，求最大弯距值， (3分) (
4、3分)(3) 根据强度条件，确定截面尺寸。 (6分) 又：，代入上式，计算得：， (1分) 专业班级： 姓名： 学号： 密封线河南理工大学 学年第 学期专业班级： 姓名： 学号： 密封线工程力学试卷（B卷）答案考试方式：闭卷 本试卷考试分数占学生总评成绩的 70 %总 分题号一二三四五六七八九核分人题分10861215151420复查人得分 复查总分 总复查人 一、判断下列论述是否正确。正确的在括号内画，错误的画。（10分）1) 平面任意力系向作用面内任一点简化，得到的主矢和主矩都与简化中心位置的选择有关。（）2) 两个力系向同一点的简化所得的主矢和主矩都相同，但此二力不一定等效。（）3) 梁
5、产生纯弯曲变形后，其轴线即变成了一段圆弧线。（）4) 若截面对于某一轴的静矩等于零，则该轴必定通过截面形心。（）5) 强度理论只能用于复杂应力状态。（）二、不计各梁的自重，分别画出构件AC和构件BC的受力图。（8分）DABCCDAB解：每个受力图4分三、试画出低碳钢拉伸时的应力应变图，并标出各极限应力。（6分）解：低碳钢拉伸时的应力应变图如右图所示：（5分）（1）弹性阶段OB段：弹性极限；（2）屈服阶段OB段：屈服极限；（3）强化阶段OB段：强度极限；（4）局部变形阶段OB段。四、求图示结构的许可载荷。已知A1=10cm2， 1160 MPa；A2=200cm2， 27 MPa。（12分）解：
6、1、由C点平衡，求各杆的内力，得， ）， 代入数据，得， ， （2分）2、应用强度条件求许可载荷。1杆的应力： （1分）强度条件： （2分）即： 得：kN （1分）2杆的应力： （1分）强度条件： （2分）即： （1分）得：kN 二者比较，取=184.8 kN （2分）五、外伸梁如图所示。若已知P=20 kN，m=8kNm，q=20kN/m，a=0.8m。求支座A、B处的约束力。（14分）CCAAaa解：以外伸梁为研究对象，受力如图所示：， （2分）， （4分）， （4分）代入数据，得， ，求解得：，-5 kN，kN （4分）六、传动轴如图，已知MA =35 KNm， MB = MC =10
7、KNm，MD =15 KNm，求：(1) 画出轴的扭矩图；(2) 设 = 90 MPa，试由强度条件确定轴的直径d 。（15分）解：（1）画扭矩图 BC段：T1=MB=-10KNm （2分）CA段：T2=MB +MC =-20KNm （2分）AD段：T3=MD=15KNm （2分）（2）确定轴的直径dmax=T/WT （4分）WT =d3/16 （3分）由以上两式可求得：d104mm （2分）七、图示应力单元体，=20 MPa，=10 MPa，=30 MPa。写出三个主应力、的大小，并按第三强度理论校核强度。（14分）解：1、求主应力：Mpa， Mpa， （6分）1=Mpa，2 =0 Mpa，
8、3=Mpa （3分）2、校核强度：eq3=13= ()=20 Mpa （4分）满足第三强度理的强度要求。 （1分）八、矩形截面梁尺寸及受力如图，已知材料的许用正应力 =8 MPa ，集中力P2 kN，横截面的高宽比h/b=3。（1）试写出此梁的弯矩方程，并作弯矩图。（2）试按强度条件选择横截面尺寸。（20分）解：（1）剪力方程和弯矩方程，以及剪力图和弯矩图。1) 先求支座反力： （2分）2) 分段写剪力和弯矩方程： AC段：kNm CD段： 弯矩图对称。3) 画弯矩图 （10分）（2）确定截面尺寸b：从弯矩图中可以看出，最大弯矩值为， 根据强度条件， 则有：则：=69.3mmh=208mm （
9、8分）PBAPPbh1m1m1m1m343M(kNm)河南理工大学 学年第 学期工程力学试卷（C卷）答案考试方式：闭卷 本试卷考试分数占学生总评成绩的 70 %总 分题号一二三四五六七八九核分人题分301812131512复查人得分 复查总分 总复查人 得分评卷人复查人 （4分）（4分）一、图示不计自重的梯子放在光滑水平地面上，画出梯子左部分以及整个梯子的受力图。（8分）解：梯子左部分以及整个梯子的受力图如右图所示：得分评卷人复查人 二、外伸梁如图所示。若已知P=20 kN，m=8kNm，q=20kN/m，a=0.8m。求支座A、B处的约束力。（16分）（1分）解：以外伸梁为研究对象，受力如图
10、所示：， （3分）， （4分）， （4分）代入数据，得， （1分）， （1分）， （1分）求解得：，15 kN，kN （1分）得分评卷人复查人 三、试画出低碳钢拉伸时的应力应变图，写出各个阶段及其应力应变特点，并标出各极限应力。（10分）（4分）解：低碳钢拉伸时的应力应变图如右图所示：（1）弹性阶段OB段：在这一阶段发生的变形是弹性的，应力应变几乎成正比增长，弹性阶段所对应的最高应力称为弹性极限，常用表示； （2分）（2）屈服阶段OB段：应力超过弹性极限后，变形明显增加，应力却在小范围内波动，材料开始产生塑性变形，应力几乎保持不变而应变却在大量增长， 屈服阶段的最低点所对应的应力称为屈服极限，
11、常用表示；（2分）（3）强化阶段OB段：应力应变同时增大，应力应变曲线的最高点所对应的名义应力称为强度极限常用表示；（1分）（4）局部变形阶段OB段：应力急剧减小，产生局部变形，试件很快被拉断。（1分）得分评卷人复查人 四、求图示结构的许可载荷。已知A1=10cm2， 1160 MPa；A2=200cm2， 27 MPa。（16分）解：1、由C点平衡，求各杆的内力，得， （1分）， （1分）代入数据，得， ， （1分）2、应用强度条件求许可载荷。1杆的应力： （1分）强度条件： （2分）即： （1分）得：kN （1分）2杆的应力： （1分）强度条件： （2分）即： （1分）得：kN （1分）
12、二者比较，取=184.8 kN （2分）得分评卷人复查人 五、变截面轴如图所示。已知m =2KNm，l=750mm，轴径AB段d1=75mm，CB段d2=50mm，材料的剪切弹性模量G=80GPa， = 90 MPa，试求最大相对扭转角； 校核该轴的强度。（20分）解：1、分段求扭距：AB段：m4KNm；（1.5分）BC段：m2KNm （1.5分）2、分段求相对扭转角和最大剪应力：AB段：48.3 MPa （3分） （3分）BC段：MPa （3分） （3分）3、求最大相对扭转角：最大相对扭转角C截面和A截面的相对扭转角，即： （2分）4、校核强度;比较AB段核BC段，最大剪应力为MPaMPa
13、（2分）所以满足强度条件。（或者安全） （1分）得分评卷人复查人 （2分）（2分）（1分）六、简支梁受力如图。力偶m=2kNm，分布荷载q=10kN/m，各梁段尺寸如图所示。试写出此梁的剪力方程和弯矩方程，并作剪力图和弯矩图。（15分）1、求支座反力：，（1分）， （1分）代入数据，得kN， kN （1分）2、分段写内力方程： AC段：kN （2分）kN （2分）CB段： （2分）kN （2分）3、画内力图，如右图所示。得分评卷人复查人 七、图示之简支梁，轴的外伸部分是空心的。轴的尺寸标在图中。已知铅垂力P1=5 kN，P2=3 kN。材料的许用应力 =60MPa，试求该轴横截面上的最大正应力
14、，并校核该轴的强度。（15分）1、求支座反力并画弯矩图：（1分）（2分），（1分）， （1分）代入数据，得2.93kN， 5.07kN （1分）2、求最大正应力： C截面：MPa （3分）B截面以右：MPa （3分）比较得最大剪应力为：MPa （1分）3、校核强度：MPa =60MPa （1分）所以满足强度条件。（或者安全） （1分）专业班级： 姓名： 学号： 密封线河南理工大学 学年第 学期专业班级： 姓名： 学号： 密封线工程力学试卷（ D 卷）考试方式： 闭卷 本试卷考试分数占学生总评成绩的 % 复查总分 总复查人 （本题10分）一、作出低碳钢拉伸曲线，并标出相应的极限应力。解：弹性极限
15、屈服极限强度极限极限说明（3分）图（7分）得分评卷人 （本题12分）二、已知一平面任意力系，=300，为逆时针转向，图中长度单位为m 。试求该力系向O点简化时解： (3分) (3分) (1分) (1分) (1分) (3分)得分评卷人 （本题15分）三、 图示结构中，荷载P = 10 kN，圆形截面钢杆AB的许用应力 = 140 MPa 。木杆BC的许用应力 = 4 MPa，面积A =300 cm2。试求：（1）校核BC杆的强度；（2）确定AB杆的直径d。解：先研究B点，如图(a)，有 而 (5分)校核BC杆的强度，有 可见BC杆安全(5分)选择AB杆的直径，有 得 5分得分评卷人 （本题18分
16、）四、一简支木梁，荷载F =5kN，距离= 0.7m，材料的许用弯曲正应力 =10MPa，横截面为 =3的矩形。试按正应力强度条件确定梁横截面的尺寸。解：(1)根据静力学平衡方程和对称性，可得出： (3分) (2)作弯距图，求最大弯距值， (3分) (3分)(3) 根据强度条件，确定截面尺寸。 (6分) 又：，代入上式，计算得：， (3分)待添加的隐藏文字内容1得分评卷人 （本题12分）五、车厢以速度沿水平直线轨道行驶。雨滴铅直落下，滴在车厢的玻璃上，留下与铅直线成角的雨痕。求雨滴的绝对速度。解：选雨滴为动点，车厢为动参考系，地面为静参考系。 （2分）图（4分）车厢的速度为牵连速度雨滴的速度为
17、绝对速度雨滴相对于车厢的速度为相对速度 （3分）所以： （3分）得分评卷人 （本题18分）五、结构受力和尺寸如图，力偶m = 2qa2 。试计算A、B、C三处的约束反力。解：先研究BC梁，如图(a)，有 1分3分3分再研究结构整体，如图(b)，有1分3分3分图(a)正确2分 图(b)正确2分得分评卷人 （本题15分）六、图示曲柄连杆机构中，曲柄OA =30cm，连杆AB =40cm。 曲柄绕0 轴匀速转动，角速度 =10rad/s。求当时，连杆AB的角速度 和滑块B 的速度。解：连杆AB作平面运动，选AB杆为研究对象。选A点为基点，B点的运动可视为随基点A点的平动与绕基点A的转动的合成运动。(
18、2分)则：(3分) 图 (2分)，为水平方向 (4分) ，方向垂直于 (4分)专业班级： 姓名： 学号： 密封线河南理工大学 学年第 学期专业班级： 姓名： 学号： 密封线工程力学试卷（E卷）答案考试方式：闭卷 本试卷考试分数占学生总评成绩的 70 % 复查总分 总复查人 一、基本概念题（共35分）1判断下列论述是否正确。正确的在括号内画，错误的画。（14分）6) 拉杆伸长后，横向会缩短，这是因为杆有横向应力存在。（）7) 圆轴扭转时，轴内只有剪应力，没有正应力。（）8) 梁产生纯弯曲变形后，其轴线即变成了一段圆弧线。（）9) 若截面对于某一轴的静矩等于零，则该轴必定通过截面形心。（）10)
19、强度理论只能用于复杂应力状态。（）11) 拉伸（压缩）和弯曲组合变形时中性轴一定不过截面的形心。（）12) 压杆的临界应力值与材料的弹性模量成正比。（）2试画出低碳钢拉伸时的应力应变图，并标出各极限应力。（5分）解：低碳钢拉伸时的应力应变图如右图所示：（5分）（1）弹性阶段OB段：弹性极限；（2）屈服阶段OB段：屈服极限；（3）强化阶段OB段：强度极限；（4）局部变形阶段OB段。图示单元体，试求三个主应力和最大切应力（应力单位为MPa）。（8分）Mpa， （2分）1=50 Mpa，2 =-50 Mpa，3=-80 Mpa， （3分）Mpa4、已知简支梁在均布载荷作用下(a图)中点C的挠度为 ，
20、求简支梁在b图所示载荷作用下中点C的挠度。（8分）（a）（b）解：=二、刚性杆AB的左端铰支，两根长度相等、横截面面积同为A的钢杆CD和EF使该刚性杆处于水平位置，如图所示。试求两杆的轴力。（13分）解：以AB为研究对象，对A点取矩。受力图1分， （1） （3分）变形条件： （2） （3分）（3） （4分）物理条件：联立（1）（2）（3）式，得 （2分）三、变截面轴如图所示。已知m =2KNm，l=750mm，轴径AB段d1=75mm，CB段d2=50mm，材料的剪切弹性模量G=80GPa，试求最大相对扭转角。（12分） 解：1、分段求扭距：AB段：m4KNm；（1分）BC段：m2KNm （1
21、分）2、求相对扭转角：AB段： （3分）BC段： （3分）3、求最大相对扭转角：最大相对扭转角C截面和A截面的相对扭转角，即： （4分）四、矩形截面梁尺寸及受力如图，已知材料的许用正应力 =100 MPa ，集中力P15 kN，分布荷载q=10kN/m。（1）试写出此梁弯矩方程，并作弯矩图。（2）试按强度条件确定截面尺寸b。（15分）解：（1）剪力方程和弯矩方程，以及剪力图和弯矩图。4) 先求支座反力：， ， 求解得： （2分）5) 分段写剪力和弯矩方程： AB段：kNm （1分）BC段： （1分）CD段： （1分）6) 画弯矩图： （2）确定截面尺寸b：从弯矩图中可以看出，最大弯矩值为， （
22、1分） （1分） 根据强度条件， 则有：则：42.2mm取 （4分） （图4分）五、手摇绞车如图所示。已知轴的直径d =30 mm，卷筒的直径D=360 mm，两轴承之间的距离l=800mm。轴的许用应力80MPa。试按第三强度理论计算绞车的最大起重量Q。（13分）解： （4分） （4分） （4分）解得： （1分）六、图示细长压杆，l=2.5m，外径D=8cm，内径d=6cm，材料为Q235钢，E=200GPa，200 MPa，稳定安全因素3，F=80KN。试校核其稳定性。（12分）lF 解： （2分） （2分）细长杆。 （2分） （3分）可见，该杆的稳定性不足。 （3分）专业班级： 姓名：
23、学号： 密封线河南理工大学 学年第 学期专业班级： 姓名： 学号： 密封线工程力学试卷（ F 卷）答案考试方式：闭卷 本试卷考试分数占学生总评成绩的 70 %总 分题号一二三四五六七八九核分人题分30128151520复查人得分 复查总分 总复查人 得分评卷人 一、基本概念题（共30分）1图示应力单元体，写出三个主应力1、2 、3的大小。（其中=20 Mpa，=10 Mpa）（8分）Mpa， （4分）1=20 Mpa，2 =10 Mpa，3=-10 Mpa， （4分）2试求图示正方形截面对z轴的惯性矩。（8分）解：建立坐标系。 对于正方形， （2分） （2分） 又： （1分） （1分）所以：即
24、： （2分）3试判断下列论述是否正确。正确的在括号内画勾，错误的画叉。（8分）13) 拉杆伸长后，横向会缩短，这是因为杆有横向应力存在。（）14) 圆轴扭转时，轴内只有剪应力，没有正应力。（）15) 梁产生纯弯曲变形后，其轴线即变成了一段圆弧线。（）16) 若截面对于某一轴的静矩等于零，则该轴必定通过截面形心。（）17) 强度理论只能用于复杂应力状态。（）18) 拉伸（压缩）和弯曲组合变形时中性轴一定不过截面的形心。（）19) 压杆的临界应力值与材料的弹性模量成正比。（）得分评卷人 二、求图示结构中各杆的内力。已知1，2杆的刚度为EA，3杆的刚度为E3A3。（12分） （受力及变形图2分）解
25、：由C点平衡，有：（1） （3分），变形条件： （2） （2分）（3） （2分）物理条件：联立（1）（2）（3）式，得 （1分）得分评卷人 三、 已知简支梁在均布载荷作用下(a图)中点C的挠度为 ，求简支梁在b图所示载荷作用下中点C的挠度。（8分）（a）（b）解：= （8分）得分评卷人 四、变截面轴如图所示。已知m =2KNm，l=750mm，轴径AB段d1=75mm，CB段d2=50mm，材料的剪切弹性模量G=80GPa， = 90 MPa，试求最大相对扭转角； 校核该轴的强度。（15分） 解：1、分段求扭距：AB段：m4KNm；（1分）BC段：m2KNm （1分）2、分段求相对扭转角和最大
26、剪应力：AB段：48.3 MPa （2分） （2分）BC段：MPa （2分） （2分）3、求最大相对扭转角：最大相对扭转角C截面和A截面的相对扭转角，即： （3分）4、校核强度;比较AB段核BC段，最大剪应力为MPaMPa （1分）所以满足强度条件。（或者安全） （1分）得分评卷人 五、简支梁受力如图。集中力P=40 kN，力偶m=30kNm，分布荷载q=10kN/m，各梁段尺寸如图所示。试写出此梁的剪力方程和弯矩方程，并作剪力图和弯矩图。（15分）解：（1）求支反力 解得： kN，kN （2分）（2）分段写内力方程：AD段：kN （1分）kNm （1分）DE段：kN （1分） （1分）EC段： （1分） （1分）CB段： （1分） （1分）求CB段弯矩极值：，m，kNm （1分）3、画内力图，如下图所示。（内力图， 各2分）得分评卷人 六、图示铸铁梁，已知+ =30MPa，-=90MPa，P=80 kN。试根据截面最合理这一要求，确定的尺寸，并校核此梁的强度。图中所标尺寸的单位均为mm。（20分）解：（1）确定中性轴 最合理截面是使拉、压应力同时达到各自的许用应力，即：（弯矩图1分，建立坐标1分） （2分）即：或 （1） （1分）又： （2） （2分）联立（1）（2）解得：， （1分）（2）求因为过形心，故可利用形心公式求出
