2017年中山大学S3905001材料力学复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、计算题
1．
一单元体应力状态如图所示。已知材料的状改变比能。
。试求:（l ）单元体的主应
力及最大切应力; （2）单元体的主应变和体积应变; （3）单元体的弹性比能、体积改变比能和形
图
【答案】（l ）在求一个三向应力状态的主应力时，若已知一个主应力，一般先由两对非主平面上的应力值求出另外两个主应力，然后代入数值写出三个主应力。 由单元体图可以看出z 截面的切应力为零，因而z 截面的正应力力。
由x ，y 截面上的应力求出另外两个主应力，其中
两个主应力分别为
。
，即是一个主应
所以三个主应力分别为
最大切应力为
（2）由广义胡克定律求得主应变
单元体的体积应变
（3）单元体的弹性比能
体积改变比能
形状改变比能
2． 轴承中的滚珠，直径为d ，沿直径两端作用一对大小相等、方向相反的集中力F ，如图（a ）所示。材料的弹性模量E 和泊松比林均为己知。试用功的互等定理求滚珠的体积改变率。
图
【答案】设原结构为第一状态，如图（a ）所示。为了应用功的互等定理，设滚珠作用均匀法向压力q 为第二状态，如图（b ）所示。则由功的互等定理可得
其中，（ΔV ）F 为原系统，第一状态下滚珠的体积改变量; （Δd ）q 为辅助系统，即第二状态下滚珠直径改变量。
对于第二状态，滚珠受各个方向的均匀压缩，因此滚珠内部任意一点的应力状态相同，而且均承受三向等值压缩，即
所以，根据广义胡克定律得
负号表示体积的改变在压力作用下是减少的。 所以，
负号表示体积的改变在压力作用下是减少的。
3． 矩形截面简支梁受载如图1所示。己知梁的截面尺寸为b=60mm，h=120mm; 梁的材料可视为弹性-理想塑性，屈服极限σs =235MPa。试求梁的极限荷载。
图1
【答案】对梁AB 进行受力分析，如图2所示。
图2
由平衡条件:解得支座反力:
由此可绘制梁AB 的弯矩图，如图2所示。田图叫知，梁的最大弯矩发生在D 截面，值为:
当梁达到极限状态时，梁的最大弯矩等于极限弯矩，梁的载荷达到极限值，有:
其中，由于矩形截面的中性轴为对称轴，因此塑性弯曲截面系数:
故极限载荷: