2017年河海大学土木与交通学院813材料力学考研强化模拟题
● 摘要
一、计算题
1． 如图（a ）所示的薄壁筒，
在它的两个端面内作用有扭转外力偶矩元体，并根据应力圆画出 该点的主单元体。
，并沿轴
线承受拉力 F=31.4kN，薄壁筒的内径d=50mm，壁厚t=2mm。试从薄筒上任意一点取出原始单
图
【答案】（l ）对于薄壁圆筒，当其仅受扭转时，切应力矩同一方向。而当其仅受拉伸时，其横截面上的正应力
在横截面上的分布是均匀的，且与扭也是均匀的，且与轴力同一方向。所
以，对于该薄壁圆筒，同时承受拉伸和扭转共同作用，其上任意一点取出的单元体都是一样的。 （2）在A 点取出的单元体，也代表任意一点的原始单元体，如图（b ）所示。
，则（3）根据单元体上的应力，作应力圆（该题求解应增加一个应力圆，而word 作图比较麻烦）可解。
2． 在图所示静不定结构中，设三杆的材料相同，横截面面积同为A 。试求使结构开始出现塑性变形的 载荷F 1、极限载荷F p 。
图
【答案】
当载荷逐渐增加时，AB 杆的应力首先达到σs ，这时的载荷即为F 1。由①式的第二式得
由此解出
载荷继续增加，中间杆的轴力F N3保持为也达到
，两侧杆件仍然是弹性的。直至两侧的杆件的轴力F N1，。加载过程中，载荷与点位移的关系己表示于图1（b ）
中。
3． 如图所示，为一闭口薄壁截面杆的横截面，杆在两端承受一对外力偶矩M e 。材料的许用切应力
试求:
（l ）按强度条件确定其许可扭转力偶矩[Me ];
（2）若在杆上沿母线切开一条缝，则其许可扭转力偶矩[Me ]将减至多少?
相应的载荷即为极限载荷乓。这时由节点的平衡方程
知
图
【答案】（l ）根据切应力强度条
件
其中:
故许可值:
（2）开口薄壁截面杆截面的相当极惯性矩:
由切应力强度条件
可得许可扭矩值:
，可得许可扭转力偶
矩
4． 一结构受力如图1所示，杆件AB 、CD 、EF 、GH 都是由两根不等边角钢组成。已知材料的许用应 力[σ]=170MPa，材料的弹性模量E=210GPa，杆AC 及EG 可视为刚性的。试选择各杆的角钢型号，并分别求 点D 、C 、A 处的铅垂位移△D ，△C ，△A 。
图1
【答案】（l ）求各杆轴力对AC 杆进行受力分析，如图2（a ）所示，得:
对EG 杆进行受力分析，如图2（b ）所示，由平衡方程:
得:
图2
（2）由强度条件确定各杆所用角钢型号 AB 杆：CD 杆：EF 杆：GH 杆：查型钢表可得:
AB 杆选用两根型号为90mm ×56mm ×5mm 的不等边角钢，其横截面积为7.212cm 2;
2CD 杆选用两根型号为40mm ×25mm ×3mm 的不等边角钢，其横截面积为1.89cm ; EF杆和GH 杆
均可选用两根型号为70mm ×45mm ×5mm 的不等边角钢，其横截面积为5.609cm 。 （3）求D 、C 、A 各点铅垂位移
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