第 一 章
1-1结合工程实际或日常生活实例说明构件的强度、刚度和稳定性概念。 1-2 什么是内力?怎样用截面法求内力?
1-3 什么是应力?为什么要研究应力?内力和应力有何区别和联系?
1-4 试求图1-8所示两单元体的剪应变。
第 二 章
2-1 什么是平面假设?建立该假设的根据是什么?它在推证应力公式中起什么作用?
2-2 杆内的最大正应力是否一定发生在轴力最大的截面上?
2-3何谓虎克定律?它有几种表达形式?它的应用条件是什么?
2-4 若杆的总变形为零,则杆内任一点的应力、应变和位移是否也为零?为什么?
2-5 低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时失效形式有何不同?说明其原因。
2-6 如何判断材料的强度、刚度和塑性的大或小?
第 三 章
3-1 何谓挤压?它和轴向压缩有何不同?
3-2 剪切实用计算和挤压使用计算使用了那些假设?为什么采用这些假设?
第 四 章
4-1传动轴的外力偶矩和功率、转速有何关系?减速箱中转速高的轴和转速低的轴哪个直径大?为什么?
4-2 扭矩和剪应力之间有何关系?图4-35所示圆轴的横截面那些图的剪力分布是正确的?
πD 4πd 4πD 3πd 3
--4-3 外径为D ,内径为d 的空心圆轴,其I P =,W t =对32321616
否?
4-4对等直圆轴、阶梯轴、实心圆轴和空心圆轴扭转时,如何选取危险截面和危险点?
4-5为什么条件相同的受扭空心圆轴比实心圆轴的强度和刚度大?
第 五 章
5-1 何谓平面弯曲、对称弯曲?
5-2 “梁上M max 所在的截面上剪力一定等于零”,对吗?为什么?
5-3 在写剪力方程和弯矩方程时,函数的定义域在什么情况下是开区间、什么情况下是闭区间?
5-4 截面上的剪力等于截面一侧梁上所有外力在梁轴的垂线(y 轴)上投影的代数和,是否说明该截面的剪力与其另一侧梁上的外力无关?
dM =Q 可以知道,在Q=0的截面上M 有极值。为什5-5 根据内力微分关系,dx
么在均布载荷作用的悬臂梁(图5-11C )的自由端A 截面上的Q 和M 均等于零?
第 六 章
6-1 什么是纯弯曲、横力弯曲、平面弯曲和对称弯曲?梁发生这些弯曲的条件是什么?
6-2 横力弯曲必须满足什么条件才能用纯弯曲正应力公式σ=My 来计算梁的正I Z
应力?
6-3 截面形状及尺寸完全相同的一根钢梁和木梁,如果所受外力也相同,其内力图是否也相同?它们横截面上的正应力是否相同?梁上对应点的纵向应变是否相同?
6-4 将直径为d 的圆截面木梁锯成矩形截面梁,如图6-36所示。欲使该矩形截面梁的弯曲强度和弯曲刚度最好,截面的高宽比h/b为多少?
第 七 章
7-1两梁的尺寸、支承及所受载荷完全相同,一根为钢梁,一根为木梁,且
(2)两梁中的最大挠度之比。 E 钢=7E 木,试求(1)两梁中最大应力之比;
7-2 已知等直梁的挠曲线方程y =qx
360EIl (3x 4-10l 2x 2-7l 4) ,试分析梁 的载荷及
支承情况,并画出其简图。
7-3梁的挠曲线近似微分方程的应用条件是什么?
7-4 如何用叠加法迅速求出图7-32所示梁中点的挠度?
7-5 三根简支梁都是梁中点受集中力P 作用时。若三根梁的跨度之比为1:2:3,其余条件均相同,这三根梁最大挠度之间的比例关系是多少?
7-6 工程中为什么采用鱼腹式大梁和阶梯轴?这样做的结果是使梁的挠度减小了还是增加了?
第 八 章
8-1 何谓单向、二向及三向应力状态?判断是几向应力状态的依据是什么? 8-2 图8-37中,沿杆轴线成±45 斜截面取单元体,次单元体的应力状态如图8-38所示,次单元体是否为二向应力状态?
8-3 单元体最大正应力作用的面上,剪应力是否恒为零?而最大剪应力作用的面上,正应力是否恒为零?
8-12 受力构件某点处,在正应力为零的方向上线应变是否一定为零?线应变为零的方向上的正应力是否一定为零?
1118-4 比能公式u =σ1ε1+σ2ε2+σ3ε3是怎样得到的?式中ε1(或ε2,ε3)是否222
为仅由σ(或单独作用产生的应变? σ2,σ3)1
8-5 试用莫尔理论的观点来说明铸铁在单向压缩时,强度失效的面不与轴线成45度角的现象。
8-6 冬天自来水结冰时,会因受内压而胀破。显然,水管中的冰也受到同样的反作用力,为何冰不破而水管破坏?
第 九 章
9-1试分析图9-31(a )和(b)中杆AB 、BC 和CD 分别是那几种基本变形的组合。
9-2 何谓平面弯曲?平面弯曲与斜弯曲有何区别?如何把斜弯曲简化为两个平面弯曲?
9-3 矩形截面的悬臂梁承受载荷P 的作用,力P 的方向如图9-33所示。对于任意的n-n 截面,是否可用下式计算该截面上任一点的应力
M ησ= I
式中M=Px---------n-n截面的弯矩
η------所求应力的C 点到矢量M 的距离
I-------截面对矢量M 重合的轴的惯性矩若不能利用上式计算,试说明其原因。假若截面为正方形或圆形呢?
9-4 直径为d 的圆截面悬臂梁承受外力P1和P2的作用如图9-34所示。其危险点应力可否用下式计算?为什么?若不能?应怎样计算?
σ=M max 32l (P l +P )
123W πd 2
9-5 宽度为a 的矩形截面杆,杆的中段高度为2a ,左、右段高度为3a (图9-35),在杆的两端受到三角形分布的拉力作用。(1)试问中段和左右段各为何种变形形式?(2)指出1-1和2-2截面的应力分布有何不同。(3)写出这两个截面上最大应力的表达式。
9-6 图9-36(a)和(b)两杆截面相同,外力P 皆作用在杆的纵向对称面内。试问:(1)两杆各属于何种组合变形问题?(2)比较两杆的受力及内力情况,说明拉弯组合与偏心拉(压)有和异同。
29-7圆轴弯扭组合变形时,为什么为什么可以在求出合成弯矩M =M 2
y +M z 以M 计算弯曲的最大正应力? W
9-8 对于承受弯扭组合的杆件,如何进行应力分析?为什么在进行弯扭组合变形时的强度计算要用强度理论?
9-9圆截面梁如图9-37所示,若梁同时承受轴向拉力P 、横向力q 和扭转力偶矩后,根据平面弯曲的正应力公式σ=
(1)危险截面、危险点的位置;(2)危险点的应力状态;M 0的作用,试指出:
(3)下面两个强度条件式哪一个是正确的?
σr 32M 2+M 0P =+ [σ] A W
σ
r 3=(M P M 2+) +4(0) 2≤[σ] A W W t
9-10 圆轴在互相垂直的两个平面内弯曲时,怎样根据这两个平面内的弯矩图合成弯矩图?合成弯矩是否都作用在同一纵向平面内?
9-11 圆轴受力9-38所示。证明不论P1、P2、P3、P4为何值,AC 和DB 段合成弯矩图总是斜直线;而CD 段的合成弯矩图总是下凹的曲线,从而哭直接判定危险截面必定是C 截面或D 截面。
第 十 章
10-1 当杆件同时受轴力N 、扭矩T 和弯矩M 的作用时,为什么可以把杆件的应
N 2dx T 2dx M 2dx 变能写成如下形式:U =⎰ +⎰+⎰2E A l 2GI P l 2E I l
这是否使用了叠加原理?
10-2 一等截面简支梁,在P1作用下的挠度如图10-38(a )所示,在P2作用下的挠度如图10-38(b )所示。问该梁在P1、P2共同作用下的应变能是什么?
10-3 刚架受力如图10-41所示,已知应变能为U ,问∂U 是否为C 点的总位移?
∂P
10-4 由位移互等定理δij =δji ,若δij 是单位力引起的位移,δji 是单位力偶引起的位移,则δij 和δji 具有不同的量纲。为什么?
10-5 用莫尔定理求位移时,如果所求的结果为正,这就说明所求位移方向与单位力作用方向相同;反之,则相反。这是为什么?
第 十 一 章
11-1 超静定结构的多余约束是什么意思?从多余约束处能提供什么条件?
11-2 力法正则方程的物理意义是什么?是否可以说明力法的实质是叠加法?为什么?
11-3 试说明力法正则方程中的自由项∆p 和柔度系数δij 的物理意义。
第 十 二 章
12-1 什么是冲击问题?为什么用动静法求解?
12-2 受冲击构件中的动应力是否保持不变?
12-3 载人飞船从地面发射升空时,宇航员是躺在船舱内而不是站着或坐着,为什么?
12-4 以匀角速度旋转的飞轮,增大壁厚和宽度对其强度并不起作用,为什么?如何才能防止飞轮破裂飞散?
12-5 为什么一个系统只有一个动荷系数k d ?
12-6 图12-22所示为一折杆ABC ,一重为Q 的重物以水平速度V 冲击C 点,在求动荷系数的静位移δst 时,应去哪一点的何种位移?Q 如何加到结构上?
12-7图12-23所示为一悬臂梁AC ,受到重物Q 的自由下落冲击(冲击高度为h ), 欲求B 点的动应力σB =k d σst ,则动荷系数k d 中的静位移δst 应取哪一点的静挠度?
第 十 三 章
13-1 疲劳失效的原因是什么?为什么承受交变应力作用的塑性材料会发生脆性断裂?
13-2 为什么疲劳断裂前并无明显的征兆?疲劳断口出现光滑区和粗糙区的原因是什么?
13-3 循环特征r 的取值范围是什么?一种应力循环对应一个r 值,如何理解脉动循环却有两个r 值(r=0,-∞)?
13-4 如何由材料的持久极限曲线得到构件的持久极限曲线?
第 十 四 章
14-1 两端为球铰支承的压杆,其横截面如图14-24所示,试问当压杆失稳时,其横截面将绕哪一根轴转动?
14-2 什么是大柔度杆?为什么欧拉公式只适用与大柔度杆?欧拉公式的适用范围λ≥λp 是如何得出的?
14-3大柔度杆是否不存在强度问题?
14-4图14-25所示为一三铰支座的细长压杆。试用变形类比法求解其临界压力P cr ,如果将压杆该为AB 和BC 两个压杆,中间用铰链B 连接,其临界压力P cr 将是多少?
14-5要保证压杆在两个不同的纵向平面内的稳定性相等,必须保证两方向的----相等。
14-6两端为球铰支座的压杆,最合理的截面形状为---------等。
14-7 大柔度压杆失效属于------失效,中柔度压杆失效属于------失效, 小柔度压杆失效属于------失效。
14-8 如果压杆有局部削弱,在稳定计算中是否考虑其影响?在强度计算中是否考虑其影响?为什么?
14-9 试证明:所有几何相似(全部线尺寸成比例),且材料和端部支承都相同的压杆,其临界压力相等。
附 录 I
bh 3
I-1 已知图I-20所示的三角形的I y =。y 1轴与y 轴平行,用平行轴移轴公式12
求得I y 1bh 3bh 7bh =I y +a A =+h 2=,结果是否正确?
122122
I-2 设圆形、正方形和矩形(h=2b)的面积相等,试求其形心住惯性矩之比。
第 一 章
1-1结合工程实际或日常生活实例说明构件的强度、刚度和稳定性概念。 1-2 什么是内力?怎样用截面法求内力?
1-3 什么是应力?为什么要研究应力?内力和应力有何区别和联系?
1-4 试求图1-8所示两单元体的剪应变。
第 二 章
2-1 什么是平面假设?建立该假设的根据是什么?它在推证应力公式中起什么作用?
2-2 杆内的最大正应力是否一定发生在轴力最大的截面上?
2-3何谓虎克定律?它有几种表达形式?它的应用条件是什么?
2-4 若杆的总变形为零,则杆内任一点的应力、应变和位移是否也为零?为什么?
2-5 低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时失效形式有何不同?说明其原因。
2-6 如何判断材料的强度、刚度和塑性的大或小?
第 三 章
3-1 何谓挤压?它和轴向压缩有何不同?
3-2 剪切实用计算和挤压使用计算使用了那些假设?为什么采用这些假设?
第 四 章
4-1传动轴的外力偶矩和功率、转速有何关系?减速箱中转速高的轴和转速低的轴哪个直径大?为什么?
4-2 扭矩和剪应力之间有何关系?图4-35所示圆轴的横截面那些图的剪力分布是正确的?
πD 4πd 4πD 3πd 3
--4-3 外径为D ,内径为d 的空心圆轴,其I P =,W t =对32321616
否?
4-4对等直圆轴、阶梯轴、实心圆轴和空心圆轴扭转时,如何选取危险截面和危险点?
4-5为什么条件相同的受扭空心圆轴比实心圆轴的强度和刚度大?
第 五 章
5-1 何谓平面弯曲、对称弯曲?
5-2 “梁上M max 所在的截面上剪力一定等于零”,对吗?为什么?
5-3 在写剪力方程和弯矩方程时,函数的定义域在什么情况下是开区间、什么情况下是闭区间?
5-4 截面上的剪力等于截面一侧梁上所有外力在梁轴的垂线(y 轴)上投影的代数和,是否说明该截面的剪力与其另一侧梁上的外力无关?
dM =Q 可以知道,在Q=0的截面上M 有极值。为什5-5 根据内力微分关系,dx
么在均布载荷作用的悬臂梁(图5-11C )的自由端A 截面上的Q 和M 均等于零?
第 六 章
6-1 什么是纯弯曲、横力弯曲、平面弯曲和对称弯曲?梁发生这些弯曲的条件是什么?
6-2 横力弯曲必须满足什么条件才能用纯弯曲正应力公式σ=My 来计算梁的正I Z
应力?
6-3 截面形状及尺寸完全相同的一根钢梁和木梁,如果所受外力也相同,其内力图是否也相同?它们横截面上的正应力是否相同?梁上对应点的纵向应变是否相同?
6-4 将直径为d 的圆截面木梁锯成矩形截面梁,如图6-36所示。欲使该矩形截面梁的弯曲强度和弯曲刚度最好,截面的高宽比h/b为多少?
第 七 章
7-1两梁的尺寸、支承及所受载荷完全相同,一根为钢梁,一根为木梁,且
(2)两梁中的最大挠度之比。 E 钢=7E 木,试求(1)两梁中最大应力之比;
7-2 已知等直梁的挠曲线方程y =qx
360EIl (3x 4-10l 2x 2-7l 4) ,试分析梁 的载荷及
支承情况,并画出其简图。
7-3梁的挠曲线近似微分方程的应用条件是什么?
7-4 如何用叠加法迅速求出图7-32所示梁中点的挠度?
7-5 三根简支梁都是梁中点受集中力P 作用时。若三根梁的跨度之比为1:2:3,其余条件均相同,这三根梁最大挠度之间的比例关系是多少?
7-6 工程中为什么采用鱼腹式大梁和阶梯轴?这样做的结果是使梁的挠度减小了还是增加了?
第 八 章
8-1 何谓单向、二向及三向应力状态?判断是几向应力状态的依据是什么? 8-2 图8-37中,沿杆轴线成±45 斜截面取单元体,次单元体的应力状态如图8-38所示,次单元体是否为二向应力状态?
8-3 单元体最大正应力作用的面上,剪应力是否恒为零?而最大剪应力作用的面上,正应力是否恒为零?
8-12 受力构件某点处,在正应力为零的方向上线应变是否一定为零?线应变为零的方向上的正应力是否一定为零?
1118-4 比能公式u =σ1ε1+σ2ε2+σ3ε3是怎样得到的?式中ε1(或ε2,ε3)是否222
为仅由σ(或单独作用产生的应变? σ2,σ3)1
8-5 试用莫尔理论的观点来说明铸铁在单向压缩时,强度失效的面不与轴线成45度角的现象。
8-6 冬天自来水结冰时,会因受内压而胀破。显然,水管中的冰也受到同样的反作用力,为何冰不破而水管破坏?
第 九 章
9-1试分析图9-31(a )和(b)中杆AB 、BC 和CD 分别是那几种基本变形的组合。
9-2 何谓平面弯曲?平面弯曲与斜弯曲有何区别?如何把斜弯曲简化为两个平面弯曲?
9-3 矩形截面的悬臂梁承受载荷P 的作用,力P 的方向如图9-33所示。对于任意的n-n 截面,是否可用下式计算该截面上任一点的应力
M ησ= I
式中M=Px---------n-n截面的弯矩
η------所求应力的C 点到矢量M 的距离
I-------截面对矢量M 重合的轴的惯性矩若不能利用上式计算,试说明其原因。假若截面为正方形或圆形呢?
9-4 直径为d 的圆截面悬臂梁承受外力P1和P2的作用如图9-34所示。其危险点应力可否用下式计算?为什么?若不能?应怎样计算?
σ=M max 32l (P l +P )
123W πd 2
9-5 宽度为a 的矩形截面杆,杆的中段高度为2a ,左、右段高度为3a (图9-35),在杆的两端受到三角形分布的拉力作用。(1)试问中段和左右段各为何种变形形式?(2)指出1-1和2-2截面的应力分布有何不同。(3)写出这两个截面上最大应力的表达式。
9-6 图9-36(a)和(b)两杆截面相同,外力P 皆作用在杆的纵向对称面内。试问:(1)两杆各属于何种组合变形问题?(2)比较两杆的受力及内力情况,说明拉弯组合与偏心拉(压)有和异同。
29-7圆轴弯扭组合变形时,为什么为什么可以在求出合成弯矩M =M 2
y +M z 以M 计算弯曲的最大正应力? W
9-8 对于承受弯扭组合的杆件,如何进行应力分析?为什么在进行弯扭组合变形时的强度计算要用强度理论?
9-9圆截面梁如图9-37所示,若梁同时承受轴向拉力P 、横向力q 和扭转力偶矩后,根据平面弯曲的正应力公式σ=
(1)危险截面、危险点的位置;(2)危险点的应力状态;M 0的作用,试指出:
(3)下面两个强度条件式哪一个是正确的?
σr 32M 2+M 0P =+ [σ] A W
σ
r 3=(M P M 2+) +4(0) 2≤[σ] A W W t
9-10 圆轴在互相垂直的两个平面内弯曲时,怎样根据这两个平面内的弯矩图合成弯矩图?合成弯矩是否都作用在同一纵向平面内?
9-11 圆轴受力9-38所示。证明不论P1、P2、P3、P4为何值,AC 和DB 段合成弯矩图总是斜直线;而CD 段的合成弯矩图总是下凹的曲线,从而哭直接判定危险截面必定是C 截面或D 截面。
第 十 章
10-1 当杆件同时受轴力N 、扭矩T 和弯矩M 的作用时,为什么可以把杆件的应
N 2dx T 2dx M 2dx 变能写成如下形式:U =⎰ +⎰+⎰2E A l 2GI P l 2E I l
这是否使用了叠加原理?
10-2 一等截面简支梁,在P1作用下的挠度如图10-38(a )所示,在P2作用下的挠度如图10-38(b )所示。问该梁在P1、P2共同作用下的应变能是什么?
10-3 刚架受力如图10-41所示,已知应变能为U ,问∂U 是否为C 点的总位移?
∂P
10-4 由位移互等定理δij =δji ,若δij 是单位力引起的位移,δji 是单位力偶引起的位移,则δij 和δji 具有不同的量纲。为什么?
10-5 用莫尔定理求位移时,如果所求的结果为正,这就说明所求位移方向与单位力作用方向相同;反之,则相反。这是为什么?
第 十 一 章
11-1 超静定结构的多余约束是什么意思?从多余约束处能提供什么条件?
11-2 力法正则方程的物理意义是什么?是否可以说明力法的实质是叠加法?为什么?
11-3 试说明力法正则方程中的自由项∆p 和柔度系数δij 的物理意义。
第 十 二 章
12-1 什么是冲击问题?为什么用动静法求解?
12-2 受冲击构件中的动应力是否保持不变?
12-3 载人飞船从地面发射升空时,宇航员是躺在船舱内而不是站着或坐着,为什么?
12-4 以匀角速度旋转的飞轮,增大壁厚和宽度对其强度并不起作用,为什么?如何才能防止飞轮破裂飞散?
12-5 为什么一个系统只有一个动荷系数k d ?
12-6 图12-22所示为一折杆ABC ,一重为Q 的重物以水平速度V 冲击C 点,在求动荷系数的静位移δst 时,应去哪一点的何种位移?Q 如何加到结构上?
12-7图12-23所示为一悬臂梁AC ,受到重物Q 的自由下落冲击(冲击高度为h ), 欲求B 点的动应力σB =k d σst ,则动荷系数k d 中的静位移δst 应取哪一点的静挠度?
第 十 三 章
13-1 疲劳失效的原因是什么?为什么承受交变应力作用的塑性材料会发生脆性断裂?
13-2 为什么疲劳断裂前并无明显的征兆?疲劳断口出现光滑区和粗糙区的原因是什么?
13-3 循环特征r 的取值范围是什么?一种应力循环对应一个r 值,如何理解脉动循环却有两个r 值(r=0,-∞)?
13-4 如何由材料的持久极限曲线得到构件的持久极限曲线?
第 十 四 章
14-1 两端为球铰支承的压杆,其横截面如图14-24所示,试问当压杆失稳时,其横截面将绕哪一根轴转动?
14-2 什么是大柔度杆?为什么欧拉公式只适用与大柔度杆?欧拉公式的适用范围λ≥λp 是如何得出的?
14-3大柔度杆是否不存在强度问题?
14-4图14-25所示为一三铰支座的细长压杆。试用变形类比法求解其临界压力P cr ,如果将压杆该为AB 和BC 两个压杆,中间用铰链B 连接,其临界压力P cr 将是多少?
14-5要保证压杆在两个不同的纵向平面内的稳定性相等,必须保证两方向的----相等。
14-6两端为球铰支座的压杆,最合理的截面形状为---------等。
14-7 大柔度压杆失效属于------失效,中柔度压杆失效属于------失效, 小柔度压杆失效属于------失效。
14-8 如果压杆有局部削弱,在稳定计算中是否考虑其影响?在强度计算中是否考虑其影响?为什么?
14-9 试证明:所有几何相似(全部线尺寸成比例),且材料和端部支承都相同的压杆,其临界压力相等。
附 录 I
bh 3
I-1 已知图I-20所示的三角形的I y =。y 1轴与y 轴平行,用平行轴移轴公式12
求得I y 1bh 3bh 7bh =I y +a A =+h 2=,结果是否正确?
122122
I-2 设圆形、正方形和矩形(h=2b)的面积相等,试求其形心住惯性矩之比。