1、1/ 8 上海电机学院 2012 2013 学年第 _2_学期 （） 材料力学 课程 期末 考试 试卷 开课学院： 机械学院 考试 时间 120 分钟 A 卷 计算器 草稿纸 答题卡 考试形式 :开卷 /闭卷 考生姓名： 学号： 班级 ： 题序 一 二 三 四 五 六 七 八 总 分 得分 评卷人 一 、 选择题（共 12分，每小题 2 分） 1. 偏心拉伸（压缩）实质上是 B 的组合变形。 A 两个平面弯曲； B 轴向拉伸（压缩）与平面弯曲； C 轴向拉伸（压缩）与剪切； D 平面弯 曲与扭转。 2. 一铸铁梁，截面最大弯矩为负，其合理截面应为 C 。 A.工字形； B.“ T”字形； C.
2、倒“ T”字形； D.“ L”形。 3. 材料不同的两根受扭圆轴，其直径和长度均相同，在扭矩相同的情况下，它们的最大剪应力之间和扭转角之间的关系有四种答案，正确的是 B 。 A. 21 ， 21 B. 21 ， 21 C. 21 ， 21 D. 21 ， 21 4. 在图示受扭圆轴横截面上的切应力分布图中，正确的结果是 D 。 2/ 8 5. 图示矩形截面， Z 轴过形心 C，则该截面关于 Z、 Z1及 Z2轴的惯性矩关系为 B 。 A. 21 ZZZ III B. ZZZ III 12 C. 12 ZZZ III D. 21 ZZZ III 6.今有两种压杆，一为中长杆，另一为细长杆，在计算
3、临界力时，如中长杆误用细长杆公式，而细长杆误用中长杆公式，其后果是 B 。 A. 两杆都安全 B.两杆都不安全 C.中长杆不安全，细长杆安全 D. 中长杆 安全，细长杆 不 安全 二 、 判 断 题（共 8 分，每小题 1 分。对 “ ，错 “ ） 1. 在材料力学中 ,根据构件的主要属性 ,应将其抽象为变形固体。 ( ) 2. 工程上某些受力的构件 ,如钢筋、链条及钢绳等 ,常常是通过发生一定的塑性变形或通过加工硬化来提高其承载能力的。 ( ) 3. 传递一定功率的传动轴的转速越高，其横截面上所受的扭矩也就越大。 ( ) 4. 直径相同的两根实心轴，横截面上所受的扭矩也相等，当两轴的材料不同
4、时，其单位长度扭转角也不同。 ( ) 5. 在梁某一段内的各个横截面上，若剪力均为零，则该段内的弯矩必为常量。 ( ) 6. 对跨度远大于截面高度的梁，其剪力对弯曲变形的影响是可以忽略的。 ( ) 7. 若压杆的柔度值越大，则表明压杆的稳定性就越高。 ( ) 8. 在梁的弯矩为最大的截面处，梁的挠度 一定是最大的。 ( ) 三 、 简 答题（共 20分 ，每小题 5 分 ） 1. 对于均匀材料，什么情况下用 T 形截面梁是合理的？为什么？ 答：当材料的抗拉强度和抗压强度不相等时，如铸铁，采用 T 形截面梁可使梁的最大拉应力和最大压应力同时接近许 用应力，节约材料。 3/ 8 2 对于圆截面扭转
5、轴 ,在 其表面取一微元体，其受力如图示，即 扭转 轴 横 截 面上只有切应力 ,而在与横截面成 -45 和 +45 的斜截面上的切应力为零 ,试问 该 主平面上的主应力 1 和 3 (其中 2=0) 为多少？ . 答 : 1 ； .3 3 图示钉受拉力 P作用，试问 该钉头部的剪应力 和 挤压应力 为多少？ 答： dhP， jy 224 dDP4在变速箱中，为什么低速轴的直径比高速轴的直径大？ 答：发动机的功率 P 是一定的，与之配套的变速箱所传递的功率也是不变的。根据外力偶矩 Me与功率 P及转速 n的关系nPMe 9550可知：因低转速时 n小，所以比高转速 n大时传递的扭矩大。当材料相
6、同时，低速轴承受的扭矩比高速轴的大，因此低速轴的直径比高速轴的直径大。 4/ 8 四、 计算题（共 60分） 1. 图示结构中杆是直径为 32mm 的圆杆， 杆为槽钢 ， 面积为 7cm2。两杆材料相同 ， 许用应力为 =160Mpa。 求该 结构的许可荷载 F 。 （ 12 分） 解： 1)、计算各杆上的轴力 2)、按 AB 杆进行强度计算，许可荷载： 3)、按 BC 杆进行强度计算，许可荷载： 4)、确定许用荷载 1.8m2.4m C A B F F 1NF2NF BkN77m i n 121 FFFF ，kN7767.1 1 11 AF kN2.8433.1 1 22 AF FFFFFF
7、FFFFNNNNN33.167.10s i n00c o s0211Y21X：5/ 8 2. 试绘出图示梁的剪力图和弯矩图（ 10 分）。 6/ 8 3. 等截面实心传动轴的转速为 n=191r/min，轮 A 为主动轮，输入功率为 PA=8kW，轮 B、 C 和 D为从动轮。输出功率分别为 PB=3kW、 PC=1kW和 PD=4kW。已知轴材料的许用剪应力为 =60MPa，剪切模量为 G=80GPa，试：（ 1）求四个轮 A、 B、 C、 D 的最佳排列方法 ， 并在图中轮上标出；（ 2）作最佳排列 时的 扭矩图；（ 3）确定最佳排列 时 轴的直径。（ 14 分） 解： 1) 计算外力偶矩
8、 mNnPM A 40019189 5 4 99 5 4 9mNnPM B 1 5 01 9 139 5 4 99 5 4 9 mNnPM C 501 9 119 5 4 99 5 4 9 mNnPM D 2 0 01 9 149 5 4 99 5 4 9 4 个齿轮的最佳排列方法为： D、 A、 B、 C。 2)作扭矩图 3)计算轴的直径 mNT 200max 由轴的强度条件 maxmax tWT可得 16 3max dT mmTd 7.251060 2 0 01616 3 63 m a x 7/ 8 4. 传动轴如图所示。在 A 处作用一个外力偶矩 m=1kNm，皮带轮直径 D=300mm
9、，皮带轮紧边拉力为 F1，松边拉力为 F2。且 F1=2F2， l=200mm，轴的许用应力 =160MPa。试用第三强度理论设计轴的直径 。 （ 12 分） 解：将力向轴的形心简化 22)( 221 DFDFFm kN3202 FkN20FmkN1 T mkN1max M1 223 TMWr323dW mm83.44d8/ 8 5. 油缸活塞直经 D = 65mm， 油压 p =1.2MPa。活塞杆长度 L =1250mm，材料为 Q235 钢， p =220MPa， E = 210GPa， nst = 6。试确定活塞杆的直经。 （ 12 分） 解：活塞杆承受的轴向压力应为 ： 活塞杆承受的临界压力应为 把活塞的两端简化为铰支座。用试算法求直径 （ 1）先由 欧拉公式 求直径 求得 d = 24.6mm 取 d = 25mm （ 2）用求得直径计算活塞杆柔度 由于 1，所以前面用欧拉公式进行试算是正确的。 N39804 2 pDF N23900stcr FnF22cr )( lEIF 24222cr )( 64)( ldElEIF 2004 d li l 97P1 E
