2019年石大远程在线考试——工程力学答案

中国石油大学（北京）远程教育学院 期末考试 《工程力学》《工程力学》 关于课程考试违规作弊的说明关于课程考试违规作弊的说明 1、 提交文件中涉嫌抄袭内容 （包括抄袭网上、 书籍、 报刊杂志及其他已有论文） ， 带有明显外校标记，不符合学院要求或学生本人情况，或存在查明出处的内容或 其他可疑字样者，判为抄袭，成绩为“0” 。 2、两人或两人以上答题内容或用语有 50%以上相同者判为雷同，成绩为“0” 。 3、所提交试卷或材料没有对老师题目进行作答或提交内容与该课程要求完全不 相干者，认定为“白卷”或“错卷” ，成绩为“0” 。 一、题型一、题型 简答题，8 题，每题 5 分，共 40； 计算题，4 题，每题 15 分，共 60 分） 二、题目二、题目 学号尾数为奇数的同学做题目序号后有“A”字样的题，学号尾数为偶数的同学 做题目序号后有“B”字样的题 简答题： 1A 在铸铁压缩试验中，破坏后的铸铁试样断口平滑呈韧性，与轴线近似成45°。破坏前， 该断口所在斜截面的应力有何特点？ 答：剪应力最大。 1B 在铸铁扭转试验中，铸铁断口的形态是什么样的？ 2A 根据铸铁试件扭转破坏断口可以推断，铸铁的扭转破坏和什么因素有很大的关系？ 答：断口呈螺旋面、与轴线近似成45°。 2B 电阻应变片（简称电阻片或应变片）应用广泛，它是利用什么原理实现电测的？ 3A 冲击韧性的物理意义是什么？ 答：试样断裂过程中断面单位面积吸收的能量。 3B 矩形截面梁在截面B处沿铅垂对称轴和水平 对称轴方向上分别作用有FP，如图所示。请 问最大拉应力和最大压应力发生在危险截面A 的哪些点上？ 4A 构件中危险点的应力状态如图所示。构件为钢制： x =45MPa，  y =135MPa， z =0， xy =0，许用应力=160MPa。请用第三强度 理论校核该构件的强度。 答：选用第三强度理论，构件满足强度要求。 4B 构件中危险点的应力状态如图所示。构件材料为铸铁： x =20MPa，  y =-25MPa， z =40MPa， xy =0，许用应力=30MPa。请用第一强 度理论校核该构件的强度。 5A 什么是压杆的临界载荷？ 答：使压杆保持稳定的直线平衡构形的最大轴向压力。 5B 压杆约束强弱对其稳定性有何影响，请定性说明。 6A 如图所示，一端固定、另一端由弹簧侧向支撑的细长压杆的临 界载荷，可采用欧拉公式FPcr 2EI /l 计算。请估计该压 2 F P k EI 杆的长度系数的取值范围。 答：0.7  6B 什么是冲击动荷系数？ 7A 构件在突加载荷作用下引起的应力和位移是相应静载荷作用下的几倍？ 答：二倍。 7B 将重物突然放到结构上和将重物缓慢放到结构上， 哪种情形下结构产生的最大变形大？ 8A 什么是持久极限？ 答：经过无穷多次应力循环而不发生破坏时的最大应力值。 8B 影响实际构件疲劳寿命的三个主要因素是什么？  2.0 l 计算题： 1A砖夹的宽度为 250mm，杆件AGB和GCED在G点铰接。已知： 砖的重量为W；提砖的合力 为FP，作用在砖夹的对称中心线上；尺寸如图所示，单位为 mm；砖夹与砖之间的静摩 擦因数f s=0.5。 试确定能将砖夹起的 d值(d是G点到砖块上所受正压力作用线的距离)。 题 1A 图 答：砖被夹起时砖夹和砖能保持平衡。 (1) 以整体为研究对象，作受力图如右上。  F y 0F P W 0 (a) (2) 以砖为研究对象，作受力图如右中。 MF F 0 D  F A 250W 1250 (b) F A  f s F NA (c) (3) 以砖夹 AGB 部分为研究对象，作受力图如右下。 MF F 0 G F P 95 F A 30 F NAd  0 (d) 将式(a)、(b)、(c)、(d)联立，可得 d 110mm 1B试求图示静定梁在A、B、C三处的全部约束力。已知d和q。 q A B B C C dddd 题 1B 图 2A一端固定另一端自由的圆轴承受 4 个外力偶作用，如图所示。各力偶的力偶矩数值(单 位为 kN·m)均示于图中。试画出圆轴的扭矩图。 题 2A 图 M x/ kN m 15 O + 5 10 x - 30 答： 2B试画出图示梁的剪力图、弯矩图。 q q A A a a C C qaqa2 2 qaqa B B a a 题 2B 图 3A图示外伸梁承受集中载荷FP作用，尺寸如图所示。已知FP=20kN，许用应力   =160MPa，试选择所用工字钢的型号。 F P A B B C C 4m 题 3A 图 1m 附表： （部分）（部分） 答：(1) 先求约束反力 MF F 0 A F By 4 F P 5  0 M B F F 0  F Ay 4 F P 1 0 51 F By F P  25kNF Ay  F P  5kN 44 (2) 作弯矩图 F P A B B C C 4m1m F P F Ay A B B 4m F By C C 1m 20kN m - O M x (3) 强度分析 危险截面在 B 处，M max 20kN m ，由强度条件 max  M max得 W z W z  M max    20103 3633m 12510m 125cm 616010 查表知应选择 No.16 工字钢。 3B图示之AB为简支梁， 当载荷F P直接作用在梁的跨度中点时， 梁内最大弯曲正应力超过 许用应力 30％。为减小AB梁内的最大正应力，在AB梁配置一辅助梁CD，CD也可以看 作是简支梁。试求辅助梁的长度a。 题 3B 图 4A试求图示梁的A、B端约束力。 题 4A 图 已知： P (a) A w EI B Pl2  B  2EI Pl3 w B  3EI l M (b) A w EI B Ml  B  EI Ml2 w B  2EI l 答： (1) 静定基 M 0 A A EI B B l 2 l 2  l  l M 0  M 0l3M 0l 2 2 2 w B  2EIEI28EI 2 A A EI B B RBl 2 (2) 变形协调条件 l 2 R Bl 3 w B   3EI l2 9M 0 8R Bl  0 w B  24EI R B  9M 0 （↑） 8l (3) 平衡分析 M A R Ax R Ay R B  F x  0R Ax  0 9M 0 （↓） 8l  F y  0R Ay  R B  0R Ay  R B    M A  0M A  M 0  R Bl  0 M A  M 0  R Bl   M 0 （顺时针） 8 4B图中P、q、l、EI等为已知。试用叠加法求图示梁中截面B的挠度和转角。 q A A EI B B P l 2 题 4B 图 已知： l 2 P (a) A w EI B Pl2  B  2EI Pl3 w B  3EI