2017年长春理工大学机电工程学院804材料力学考研题库
● 摘要
一、解答题
1． 设材料切应力与切应变y 的关系为:（l ）导出以
表示的比能
，其中B 为常数，试求: （见图（a ））
的表达式（以圆轴外缘切应力
（即单位体积内的应变能）的表达式;
（2）设圆轴扭转时刚平面的假设成立，导出受扭圆轴的变形能
，己知圆轴半径为R ，轴长为l （见图（b ）表示））。
图
【答案】（l ）求比能
圆轴在纯剪应力状态时，其比能为
（2）求圆轴变形能
根据平面假设，横截面上任意点的切应变为
任意点处的切应力为（见图（c ））
由平衡条件得到截面上的扭矩为
因此整理可得:
所以
当
时，
圆轴的变形能
2． 如图（a ）所示，有一两端受扭矩T 和拉力F 作用的圆柱形薄壁压力容器。已知容器的筒壁半径为r =40 mm ，壁厚t=2mm，筒体的长度L=lm，弹性模量E=200 GPa ，泊松比=0.25。内部压力p=10 MPa，扭矩
。若筒壁内的许用拉应力为200 MPa，根据第三强度理论，
试求拉力F 的最大容许值应为多少? 并计算此时筒体的轴向伸长△L 和圆筒半径r 的改变△r 。
图
【答案】取圆筒壁上一点的应力单元体如图（b ）所示，有
因为
，所以有
可得
。
由广义胡克定律得筒体轴向应变为
筒体周向应变为
故筒体半径r 的改变量为
筒体轴向伸长量为
3． 图所示圆轴，在跨中作用有集中力F ，试分别指出以下几种情况下轴的交变应力的循环名称。并计算其最大应力
、最小应力
和循环特征r 。
旋转;
和
为常量）;
作周期性变化（其中
（1）荷载F 不随时间变化，而圆轴以等角速度（2）圆轴不旋转，而F=
（4）圆轴不旋转，荷载F 也不变；
（5）圆轴不旋转，荷载F 大小也不变，其作用点位置沿跨中截面的圆周作连续移动，F 的方向始终指向圆心。
（3）圆轴不旋转，而荷载在0～F 之间随时间作周期性变化；
相关内容
相关标签