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材料力学期中试题2014-2017

哈工大2014年春季学期材料力学期中考试试题(开卷)题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 分数班号 姓名 学号(注意: 本次期中考试成绩卷面分值为100分, 得分将按25%计入最终成绩。

)1.如图所示外伸梁,q 、a 已知,试作其剪力sy F 图和弯矩z M 图。

(20分)解:支反力qa F A 41=(向上) qa F B 47= (向上)○2分 ○8分10分D C B Aqa F =q 2qa m =a a 2 a)(Z M 221qa23217qa 2qaqa )(sy Fqa 41qa 472.图示构件内某点处的应力状态为(a )、(b )两种应力状态的叠加结果,试求叠加后该点的主应力、最大切应力。

(20分)解:图(b)经过变换为纯剪切应力状态 ○5与(a )图应力状态相叠加Mpa x 30=σ , Mpa y 20-=σ, xy 20=τMpa z 80=='''σσ22)2(2xy y x y x τσσσσσσ+-±+=⎭⎬⎫''' Mpa ⎩⎨⎧-=2737○10分Mpa 801=σ Mpa 372=σ Mpa 273-=σ ○3分Mpa 5.53max =τ ○2分3.图示实心圆截面杆,直径为D ,两端受外力偶m 作用,测得该杆表面与轴线成o 45方向上的线应变o 45ε,试求:(1)该杆材料的剪切弹性模量G 的表达式;(2)若m N m .50=,mm D 20=,64510200-⨯=o ε,计算G 的数值。

(22分)解:圆轴扭转表面任意点均为纯剪切应力状态 316DmW m t πτ==)1(2ν+=EG ○7分(1) 方法1:τσ=o 45 , τσ-=o 135 ][11354545o o o νσσε-=E )1(ντ+=EG2τ= ○10分3454582D m G πεετoo==○2分 (2)代入已知数据 Mpa G 6.79= ○3分【方法2:0=x ε,0=y ε,Gxy τγ=o o 90sin 0045Gxyγε++=G2τ= 10分 】4.图示等直杆,其抗拉、压刚度N EA 61022⨯=。

A 端固定,B 端距基础为mm 2.0=δ。

套在杆上的弹簧其刚度系数m kN k /300=、长度为mm 250,向左压缩弹簧至mm 200长时,固定在C 截面。

杆CB 段作用沿轴线且集度m kN q /5=的均布载荷。

要求画出杆的轴力图。

(23分)解:弹簧作用于C 截面上的力310)200250(-⨯-=k F C kN 15=⎰+=∆1xdx EA qEA l F L AC NAC mm 296.0=>δ○6分 设A 处反力为A F 、B 处反力为B F 均向左 1、力学方面 01=--⨯+B A C F F q F (1) 2、几何方面 δ=∆+∆CB AC l l (2) 3、物理方面 EA lF l AC A AC=∆, EA l F xdx EA q l CB B CB -=∆⎰1(3)(3)式代入(2)式 EA F ql F B AC A δ=-+2(4) ○10分 联立求解得 kN F A 25.18=(←)kN F B 75.1= (←) ○2分○5分5. 单项选择题 (共5小题,每小题3分,合计15分)(1)图示三个单元体,变形后如虚线所示。

(a )、(b)、(c)三单元体的切应变用a γ、b γ、c γ来表示,则其切应变分别为 C 。

A )αγ2=a ,αγ2=b ,0=c γ;B )0=a γ,αγ2=b ,αγ=c ;C )0=a γ,αγ=b ,αγ2=c ;D )αγ2=a ,αγ2=b ,αγ2=c 。

(2)图示等截面圆轴,若截面B 相对截面A 的扭转角0=AB φ,则外力偶1m 和2m 的关系为 B 。

A )21m m =;B )212m m =;)122m m =; D )213m m = 。

(3)现有钢和铸铁两种圆截面杆材,其直径相同。

从承载能力和经济效益两个 方面考虑,图示结构中两杆的合理选材方案是 A 。

杆为钢,2杆为铸铁; B)1杆为铸铁,2杆为钢; C)两杆均为钢;D)两杆均为铸铁。

(a )(b) (c)(4)一圆截面轴向拉杆,若其直径增加一倍,则抗拉 D 。

A )强度和刚度分别是原来的2倍、4倍;B )强度和刚度分别是原来的4倍、2倍;C )强度和刚度均是原来的2倍;D )强度和刚度均是原来的4倍。

(5)图示(a)、(b)、(c)三个图形对形心轴的惯性矩分别为a I 、b I 、c I ,惯性半径分别为a i 、b i 、c i ,则 C 。

A )C b a I I I -=, c b a i i i -=;B )C b a I I I -≠, c b a i i i -=; C )C b a I I I -=, c b a i i i -≠;D )C b a I I I -≠, c b a i i i -≠。

哈尔滨工业大学 2015 学年 春 季学期材料力学期末 试 题题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 得分 阅卷人院系学号 姓名主管领导审核签字……………………………密………………………封………………………线……………………………一、图示简支梁AB ,其抗弯刚度为EI ,由A 至B 受分布载荷作用,载荷集度3)(kx x q -=,k 为已知常数。

试求:1)梁的挠曲线方程)(x v ;2)A 截面的转角A θ。

(20分)解:挠曲线近似微分方程 )(x M v EI ='' (a )3)()(kx x q x M -==''积分两次 A x k x M +-='4)(4B Ax x k x M ++-=20)(5由边界条件 00==x M,0==lx M求出 0=B , 204l k A =)(20)(45x l x k x M --= (b) (10分) 式(a )代入式(b))(2045x l x k v EI --='' 积分两次 C x l x k v EI +--=')26(20246D Cx x l x k EIv ++--=)642(20347 (c )由边界条件 00==x v,0==l x v得出 0=D , 1406kl C -= 代入(c )式)67(8406347x l x l x EIkv +--= (8分)EIkl A 1406-=θ (2分)二、图示结构,各杆的刚度已知(标在图中),受力F ,且102Al I =。

试求:1)CD 杆的内力;2)画出结构的轴力图、弯矩图。

(20分)院系学号 姓名…………………………………………密………………………………封………………………………线…………………………………………… --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------相当系统解:一次静不定问题, 断开CD 杆,其内力为1X (2分) 力法正则方程01111=∆+F X δ (a) (2分)]112121[1]232221[411⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=l l EA l l l EI δEA l1255=(4分)]2221[11Fl ll EI F ⨯⨯⨯-=∆ EA Fl5-= (3分)代入式(a),得F F X 09.111121==(拉) (3分)1﹢﹣1画出弯矩图、轴力图如下:(4分)(2分)三、图示结构,AB 为刚性杆,杆1、杆2材料相同,均为Q235钢,其弹性模量GPa E 200=,比例极限MPa p 200=σ,屈服极限MPa s 230=σ。

杆1为正方形截面,边长mm a 20=;杆2为圆形截面,直径mm d 36=。

求结构失效时的F 值。

(20分)—﹢第5页(共8页)院系学号 姓名…………………………………………密………………………………封………………………………线…………………………………………………解:一次静不定问题 杆1、杆2均为二力杆杆1受拉,强度问题; 杆2受压,稳定问题由于是静不定结构,1、2均失效结构才失效杆1失效时的极限轴力 9210202010230661=⨯⨯⨯⨯==-A F s s σ KN (5分)计算杆2的临界轴力15743610213=⨯⨯==ilμλ3.99102001020014.369=⨯⨯⨯==pp Eσπλp λλ>,大柔度杆,用欧拉公式4.811036414.31571020014.362292222=⨯⨯⨯⨯⨯==-A E F cr λπ KN (10分) 由AB 杆的平衡0=∑AM032sin 145sin =⨯-⨯+⨯F F F s cr αo6.46)221122(3122=⨯+⨯+⨯=s cr F F F KN (5分)四、图示圆截面杆,受横向力F 和绕轴线的外力偶e M 作用。

已知杆的直径mm d40=,尺寸mm a 160=,材料弹性模量GPa E 200=,泊松比3.0=ν,许用应力MPa 140][=σ。

由实验测得距B 端为2a的上表面处沿轴线方向的线应变6010200-⨯=o ε,CD 段某截面最前侧表面沿o45方向的线应变64510380-⨯=oε。

要求:1)确定F 、e M 的值;2)按第三强度理论校核杆的强度。

(20分)第6页(共8页)解:弯、扭组合问题 1、求F 和e M距B 端为2a的上表面处,为平面应力状态oεσE = (a)ZZ W aF W M 2⨯==σ (b) (a)= (b) 解出 14.320==aE WF Z oε KN (6分)CD 段最前侧表面处,为纯剪切应力状态τσ=o 45τσ-=o135][1][11354545νττνσσε+=-=EE oo oτνE+=1 νετ+=145o E (c)teW M =τ (d) (c) = (d) 解出 3.734145=+=νεt e W E M o KN (6分)2、校核强度CD 段危险,4.502==Fa M N.m3.734==e M T N.m (2分)1421223=+=T M W Zr σ MPa >][σ 或(6分)不安全安全第7页(共8页)院系 学号 姓名…………………………………………密………………………………封………………………………线…………………………………………………五、受水平冲击的刚架如图所示。

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