2017年西安电子科技大学9041基础综合知识一(材料力学、线性代数)之材料力学复试实战预测五套卷
● 摘要
一、计算题
1． 由20a 号工字钢制成的刚架，横截面积A=3550m2，弯曲截面系数W z =237x103mm 3，在图所示力F 作用下，测得A 、B
两点应变分别为E=200GPa。问荷载F 与距离a 各为多大
?
，材料弹性模量
图
【答案】此为弯压组合变形问题
20a 号工字钢
2． 轴承中的滚珠，直径为D ，弹性模量为E ，泊松比为试用功的互等定理，求其体积的改变量。
，受一对径向集中力F 如图（a ）所示。
代入，可解得
【答案】第一状态如图（b ）所示，同一弹性体受压力F 作用，滚珠体积发生改变。
A ，B 之间的距离发生变化。 由假设第二状态如图（c ）所示，同一弹性体受均匀分布压力q 作用，功的互等定理可知，
式中，（△V ）F 为F 力作用下引起的滚珠体积改变量; （△AB ）q 为q 力作用下引起直径AB 之间距离的减少量。
①利用体积应变求（△AB ）q 在均布压力q 作用下，体积应变为
而
所以
则
由于q 的作用，在直径AB 之间距离减少为
可得代入可得:
所以因此体积改变量:
3． 两根由相同材料制成的圆杆，其一为光滑等截面的，直径为d ，如图（a ）所示; 另一杆具有尖锐的切槽，切槽处的最小直径也等于d 如图（b ）。两杆均承受轴向拉应力F ，若:（l ）材料均为低碳钢; （2）材料均为铸铁，试问哪一根杆的承受能力较大? （材料不论是出现塑性屈服，还是发生脆性断裂，都认为是丧失了承载能力）。
图
【答案】（l ）当材料为低碳钢时
对于光滑等直杆，将因发生塑性屈服而丧失承载能力。杆件的屈服条件为
对于具有尖锐切槽的杆件，在切槽处将引起应力集中，且切槽根部为三轴拉伸应力状态，故带槽杆件将不出现塑性屈服（及缩颈现象），而发生脆性断裂。按第一强度理论，脆性断裂的条件为
，因此，带槽杆件的承载能力较
式中，a 为应力集中因数。 对于低碳钢，。
，而尖锐切槽的应力集中因数一般为
低。同时，脆性断裂的后果较塑性屈服要严重得多。所以在工程设计中，应尽可能避免带有尖锐切槽等导致截面骤然变化的杆件。 （2）当材料为铸铁时
一般地说，脆性材料中的铸铁，由于内部气孔、杂质和石墨颗粒的影响，属于应力集中不敏感（a ≈l ）的材料，所以两杆的承受能力基本相同。但实验表明，在三轴拉伸应力状态下，其强度稍低于单轴拉伸。