2016年浙江工业大学动力工程及工程热物理专业基础和专业综合知识之材料力学复试笔试最后押题五套卷
● 摘要
一、计算题
1． 图1所示水平面内刚架ABC 的各杆均为直径等于d 的实心圆截面杆，材料弹性模量为E ，泊松比为μ。重量为W 的物体自高度h 处自由下落在C 点。刚架质量不计，略去剪力的影响。试用能量法求截面C 的最大竖直位移。
图
1
图2
【答案】在W 重物静载作用下，该钢架的内力图如图2所示。 由图乘法可得静载时C 端的静位移:
又
可得：
。
冲击动荷因数：
于是可得截面C 的最大竖直位移：
2． 平面刚架如图1所示，刚架各部分截面相同，弯曲刚度是EI 。试用能量法求截面A 的垂直位移和转角。
图1
【答案】在己知力作用下，刚架的弯矩图如图2（a ）所示。
（l ）为求得截面A 的垂直位移，故在A 点施加竖直向下的单位载荷，在单位载荷作用下刚架的弯矩图如图 2（b ）所示。由图乘法得A 点垂直位移:
结果为正说明位移的方向和所施加单位力的方向一致，为竖直向下。
图2
（2）为求得截面A 的转角，故在A 点施加单位弯矩，相对应刚架的弯矩图如图2（c ）所示。由图乘法得A 点转角为:
结果为正说明转角的方向和所施加单位力偶的方向一致，为逆时针。
3． 横截面为250 mm×25o mm的短木柱，用四根40 mm×40 mm×5 mm的等边角钢加固，并承受压力F ，如图所示。己知角钢的许用应力应力
，弹性模量
，弹性模量
。试求短木柱的许可荷载
。
; 木材的许用
【答案】由题可知，压力F 由角钢和短木柱共同承担，两者承压分别记（l ）由平衡条件可得:（2）补充方程
角钢和短木柱的压缩量相同，可得变形协调方程:根据胡克定律可得:代入式②可得补充方程; 其中，
（3）联立式①③可得根据角钢强度条件根据木柱强度条件
确定，解得确定，解得
综上所述，该结构的许可载荷取。
4． 已知实心圆轴的转速n=300r/rain，传递的功率P=330kW，轴材料的许用切应力[τ]=60MPa，切变模量G=80GPa。若要求在2m 长度的相对扭转角不超过1°，试求该轴的所需直径。 【答案】（l ）求作用在该轴上的外力偶矩
（2）由强度条件
，可得
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