天大《材料力学》2016年6月考试期末大作业

李老师

材料力学
要求：
1.         独立完成，作答时要写明题型、题号；
2.        作答方式：手写作答或电脑录入，使用A4格式白纸；
3.        提交方式：以下两种方式任选其一，
1)        手写作答的同学可以将作业以图片形式打包压缩上传；
2)        提交电子文档的同学可以将作业以word文档格式上传；
4.         上传文件命名为“中心-学号-姓名-科目.rar” 或“中心-学号-姓名-科目.doc”；
5.        文件容量大小：不得超过10MB。

请在以下五组题目中任选一组作答，满分100分。
第一组：
计算题（每小题25分，共100分）
1. 梁的受力情况如下图，材料的 。
    若截面为圆柱形，试设计此圆截面直径。

2. 图中所示传动轴的转速n=400rpm，主动轮2输入功率P2=60kW,从动轮1，3，4和5的输出功率分别为P1=18kW,P3=12kW,P4=22kW,P5=8kW。试绘制该轴的扭矩图。

3. 简支梁受力如图所示。采用普通热轧工字型钢，且已知  = 160MPa。试确定工字型钢型号，并按最大切应力准则对梁的强度作全面校核。（已知选工字钢No.32a： W = 692.2 cm3，Iz = 11075.5 cm4）

4. 梁的受力及横截面尺寸如下图所示。
试求：
    1．绘出梁的剪力图和弯图；
    2．确定梁内横截面上的最大拉应力和最大压应力；
    3．确定梁内横截面上的最大切应力；
4．画出横截面上的切应力流。





第二组：
计算题（每小题25分，共100分）

1. 求图示单元体的：  （1）图示斜截面上的应力；
（2）主方向和主应力，画出主单元体；
（3）主切应力作用平面的位置及该平面上的正应力，并画出该单元体。

2. 用积分法求图所示梁的挠曲线方程和转角方程，并求最大挠度和转角。各梁EI均为常数。

3.绘制下图所示各梁的剪力图和弯矩图，并求出剪力和弯矩绝对值的最大值。设F、q、已知。


4. 图示梁及柱的材料均为Q235钢，E = 200GPa，  = 240MPa，均布载荷q = 24kN/m，竖杆为两根63×63×5等边角钢（连结成一整体）。试确定梁及柱的工作安全因数。




第三组：
计算题（每小题25分，共100分）

1. 作图所示的各梁的剪力图和弯矩图。

2. 用积分法计算图示梁的变形时，需分几段建立方程？并写出其位移边界条件。

3. 图示结构中AC为刚性梁，BD为斜撑杆，载荷F可沿梁AC水平移动。试问：为使斜杆的重量最小，斜撑杆与梁之间的夹角 应取何值？

4. 如图所示结构中，悬臂梁AC为No.10工字钢，惯性矩 =245 ， A端铰支于空心钢管AB上。钢管的内径和外径分别为30mm和40mm，B端也是铰支。当重为500N的重物从h=5mm处自由落于A端时，试校核杆AB的稳定性。规定稳定安全系数n=2.5。已知钢梁和钢管的模量为：E=210GPa。
              



第四组：
计算题（每小题25分，共100分）
1. 求下列图示各刚架的弯矩、剪力及轴力图。

2. 图示压杆两端为球铰约束，截面如图所示，为200mm×125mm×18mm的不等边角钢。杆长l = 5m，材料为Q235钢，其弹性模量E = 205GPa。试求压杆的临界载荷。

图
3. 如图所示，一半圆拱由刚性块AB和BC及拉杆AC组成，受的均布载荷 作用。若半圆拱半径 ，拉杆的许用应力 ，试设计拉杆的直径d。

4. 如图所示，重量  的冰块以  的速度冲击长为 ，直径 的木桩顶部。已知木材弹性模量 ，求木桩内的最大正应力。  
                           




第五组：
计算题（每小题25分，共100分）
1. 试求千斤顶丝杠的工作安全因数。已知最大承载 ，有效直径 。长度 ，材料为A3钢， ， ， ， ， 。
可以认为丝杠的下端固定，上端为自由。
                                          
2. 图示铸铁梁 。材料许用拉应力 ，许用压应力 ，求 的最大允许值。已知  ,      
  
           
3. 梁的受力情况如下图，材料的 。
    若截面为圆柱形，试设计此圆截面直径。

4. 求图示单元体的：  （1）图示斜截面上的应力；
（2）主方向和主应力，画出主单元体；
（3）主切应力作用平面的位置及该平面上的正应力，并画出该单元体。