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)
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