1一、 填空题0、两端固定的压杆,其长度系数是一端固定、一端自由的压杆的 4 倍。
0、在材料相同的前提下,压杆的柔度越 大 ,压杆就越容易失稳。
0、细长压杆其他条件不变,只将长度增加一倍,则压杆的临界应力为原来的0.25 倍。
0、工程上某梁,在不允许改变梁的长度和抗弯刚度的前提下,在结构上增加 支座 ,可提高梁的刚度。
0、在使用图乘法时,两个相乘的图形中,至少有一个为 直线 图形。
0、力矩分配法的三个基本要素为转动刚度、 分配系数 和 传递系数 。
0、强度条件可以对杆件进行 强度校核 、 确定截面尺寸 、 确定许用荷载 三个方面的计算。
0、力偶对物体的转动效应,用 力偶矩 度量而与 矩心 的位置无关。
0、力系简化所得的合力的投影和简化中心位置 无 关,而合力偶矩和简化中心位置 有 关。
0、多余约束是指维持体系 几何不变 性所多余的约束。
0、杆件变形的基本形式共有轴向拉伸(压缩)变形、弯曲、剪切 和 扭转四种。
0、有面积相等的正方形和圆形,比较两图形对形心轴惯性矩的大小,可知前者比后者 大 。
二、选择题1.下图中刚架中CB 段正确的受力图应为( )。
(A )图A (B )图B (C )图C (D )图D2.如右图所示结构为( )。
A .几何瞬变体系 B. 几何可变体系C .几何不变体系,无多余约束D .几何不变体系,有一个多余约束 3.存在转角约束的支座为( )。
A .固定铰支座B .固定端支座C .可动铰支座D .光滑接触面4.若刚体在二个力作用下处于平衡,则此二个力必( )。
A .大小相等,方向相反,作用在同一直线。
B .大小相等,作用在同一直线。
C .方向相反,作用在同一直线。
D .大小相等。
5.静定结构的几何组成特征是( )。
A .体系几何可变B .体系几何瞬变C .体系几何不变D .体系几何不变且无多余约束 6.简支梁受力如图示,则下述正确的是( )。
A . F QC (左)=F QC (右),M C (左)=M C (右)F F (C)2B . F QC (左)=F QC (右),M C (左)=M C (右)+M C . F QC (左)=F QC (右),M C (左)=M C (右)-MD . F QC (左)≠F QC (右),M C (左)=M C (右)-M 7.图中各杆,发生纯扭转变形的杆是图( )。
8.工程设计中,规定了容许应力作为设计依据:[]nσσ=。
其值为极限应力0σ 除以安全系数n ,其中n 为( )。
A .1≥ B .1≤C .<1D . >19.图示杆件的矩形截面,其抗弯截面模量Z W 为()。
A .123bhB .122bhC .63bhD .62bh10. 力法的基本未知量是( )。
A .结点位移B .约束反力C .内力D .多余约束力11. 力法典型方程的系数和自由项中,数值范围可为正、负实数或零的有( )。
A .主系数B .主系数和副系数C .主系数和自由项D .副系数和自由项12.图示单跨梁的传递系数AB C 是()。
A .0.5B .-1C .0D .213.弹性模量的单位与( )的单位相同。
A .延伸率B .线应变C .泊松比D .应力 14.下面哪个条件不是应用图乘法的先决条件?( )A .抗弯刚度为常数。
B .直杆。
C .最大挠度为常数。
D .单位荷载弯矩图或实际荷载弯矩图至少有一为直线图形。
15.如图所示为四根材料相同、直径相等的杆件。
承载能力大的是( )杆。
A. 图a 。
B. 图b 。
C. 图c 。
D. 图d 。
三、简答题1、低碳钢在拉伸试验的整个过程可分为几个阶段,并简单叙述每个阶段的试验特征。
答:四个阶段(1)弹性阶段:满足胡克定律(2)屈服阶段:应力不变,应变迅速增大 (3)强化阶段:金属晶粒重组,强度进一步提高(4)颈缩阶段:应力降低,应变增大,在某一位置出现断面收缩,最终断裂EI 2AB2/lb32、请解释何谓压杆失稳,并列举提高压杆稳定性的措施。
(5分)答:定义:在轴向压力作用下,杆内的应力没有达到材料的容许应力时,杆件发生突然的弯曲甚至导致破坏,这用现象称为失稳 措施:减小杆的长度 选择合理的截面形状 改善支承情况四、计算题1、试画出图所示外伸梁的内力图(弯矩图和剪力图)。
[解](1)计算支座反力 由0)(=∑F MC得 F Ay =8kN (↑)由0)(=∑F MA得 F Cy =20kN (↑) (2分)根据本例梁上荷载作用的情况,应分AB 、BC 、CD 三段作内力图。
(2)作F Q 图 (3分) AB 段:梁上无荷载,F Q 图应为一水平直线,通过F QA 右= F Ay =8kN 即可画出此段水平线。
BC 段:梁上无荷载,F Q 图也为一水平直线,通过F QB 右= F Ay —F P =8—20=—12kN ,可画出。
在B 截面处有集中力F P ,F Q 由+8kN 突变到—12kN ,(突变值8+12=20 kN=F P )。
CD 段:梁上荷载q =常数<0,F Q 图应是斜直线,F QC 右= F Ay —F P + F Cy =8—20+20=8 kN 及F QD =0可画出此斜直线。
在C 截面处有支座反力F Cy ,F Q 由—12kN 突变到+8kN (突变值12+8=20 kN=F Cy )。
作出F Q 图如图b 所示。
(3)作M 图 (3分) AB 段:q =0,F Q =常数,M 图是一条斜直线。
由M A =0及M B = F Ay ×2=8×2=16kN ·m 作出。
BC 段:q =0,F Q =常数,M 图是一条斜直线。
由M B =16kN ·m 及M C = F Ay ×4—F P ×2=—8kN ·m作出。
CD 段:q =常数,方向向下,M 图是一条下凸的抛物线。
由M C =—8kN ·m 、M D =0,可作出大致的曲线形状。
2、计算图所示桁架的支座反力及1、2杆的轴力。
解:(1)求支座反力 (2分) 由∑=0A M 得,09565354=⨯-⨯-⨯-⨯By F即)(↑=kN 5.22By F由∑=0x F 得,)(←=kN 15Ax F 由∑=0yF得,)(↓-=-=kN 5.22By Ay F F (2)求杆1、2的轴力 (6分)沿CE 、CF 、DF 杆截开,并取上面部分,由∑=0F M 得,(拉)即kN 75.3035411==⨯-⨯N N F F(拉),即得,由kN 5.125/4kN 100222====∑xN N x N x F F F F 3、简支梁受均布荷载q 作用,如图所示。
已知q =3.5 kN /m ,梁的跨度l =3 m ,截面为矩形,b =120 mm ,h =180 mm 。
试求: (1)C 截面上a 、b 、c 三点处的正应力; (2)梁的最大正应力σmax 值及其位置。
4(1)求支座反力 因对称 )(25.5235.32↑=⨯===kN ql F F By Ay (1分) 计算C 截面的弯矩m kN 5.3215.3125.521122⋅=⨯-⨯=⨯-⨯=q F M Ay C (1分) (2)计算截面对中性轴z 的惯性矩4633m m 103.5818012012112⨯=⨯⨯==bh I Z (1分) (3)计算各点的正应力4.56.103.5890105.36=⨯⨯⨯=⋅=Z a C a I y M σMPa (拉)36.103.5850105.36=⨯⨯⨯=⋅=Z b C b I y M σMPa (拉)4.56.103.5890105.36-=⨯⨯⨯-=⋅-=Z c C c I y M σMPa (压) (3分)(4)画弯矩图。
由图可知,最大弯矩发生在跨中截面,其值为 94.335.381822max =⨯⨯==ql M kN·m(1分)梁的最大正应力发生在M max 截面的上、下边缘处。
由梁的变形情况可以判定,最大拉应力发生在跨中截面的下边缘处;最大压应力发生在跨中截面的上边缘处。
最大正应力的值为08.6103.58901094.366max max max =⨯⨯⨯=⋅=Z I y M σMPa (1分) 4、 求下图所示简支梁在力 P 作用下右支座处的转角 θB 。
解:作 M P 图及M 图如下 (6分)由图乘法计算转角θB : (2分)5、用力法作下图所示刚架的弯矩图,EI=常数。
M P 图 M 图2c B 111l Pl ωy Pl 242θ===EI EI 16EI5解:(1)刚架为一次超静定结构,取基本结构如下图所示: (1分)(2)写出力法方程如下: (2分)δ11 X 1+Δ1P = 0(3)计算系数δ11及自由项Δ1P先作1M 图和M P 图如下:δ11=22312L LL L 4L 23+=EI EI 3EIΔ1P =2241131L qL L L qL L5qL 3242--=-EI EI 8EI(2分) (4)求解多余未知力:X 1=41P 3115qL -Δ158EI -=-=qL 4L δ323EI(↑) (1分) (5)由式M= 1M X 1+M p 按叠加法作出M 图如下: (2分)21qL 132M P 图21qL 221qL 2。