2016年南昌航空大学材料科学与工程学院材料力学(同等学力加试)复试笔试仿真模拟题
● 摘要
一、计算题
1． 如图（a ）所示，内径为r l ，外径为r 2，长为b 的同心圆筒，其内表面被固定，当使外表面沿周向 作用均匀切应力时，求圆筒外表面上任一点A 的周向位移（转过的弧线长度）。圆筒的切变弹性模量为G 。
图
【答案】沿半径为r 的柱面截开，取外圆筒部分研究，其内表面上切应力由平衡条件
得
沿内表面均匀分布。
单位体积的变形能（即比能）为:
在物体整个体积上积分得整个圆筒的变形能为
外表面分布力做功可由外力及其相应位移乘积的
得:（设点A 周向位移为s ）为
利用
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，如图（b ）所示，
功能原理，外力所做功W 全部转变为储存于变形固体内的变形能
于是
，即
整理得点A 周向位移为
2． 图（a ）所示矩形截面梁自由端作用集中力偶M 0=3kN·m ，力偶作用平面与y 轴成θ=30°，已知 材料的E=200GPa。试求:（l ）固定端截面四个角点的正应力值，并画出该截面的正应力分布图; （2）固定端 截面中性轴方程; （3）梁的最大挠度; （4）当角度θ由0变化到2π时，梁变形后自由端形心的轨迹方程。
图
【答案】（l ）固定端截面正应力值
力偶M 0作用面不是梁的主惯性平面，可把力偶M 0矢量分解为xz 和xy 两个平面内的分量M y 和M z ，M y 和M z 两个力偶分量，将分别引起梁在xz 和xy 两个平面内的弯曲，即发生斜弯曲，如图（b ）所示。 xz 平面内的弯曲:
A ，B 两点
C ，D 两点
xy 平面内的弯曲:
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A ，D 两点
B ，C 两点
xz 和xy 两个平面内的弯曲（斜弯曲）的合应力
截面的正应力分布如图（c ）所示。 （2）固定端截面中性轴方程
设y 0，z 0是中性轴上的一点，则中性轴方程为
截面惯性矩
所以
中性轴方程为
中性轴倾角
，所以
（3）最大挠度
梁的最大挠度发生在自由端。 xy 平面内弯曲时自由端的挠度
xz 平面内弯曲时自由端的挠度
总挠度
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