2018年中国石油大学(北京)提高采收率研究院938油气储运工程综合(I)[专硕]之材料力学考研仿真模拟五套题
● 摘要
一、解答题
1． 图所示简支梁由两根20b 工字钢所组成。己知跨度1=l.3m，E=200GPa。安装于跨度中点的电动机重量为Q=12kN，转子偏心所引起的惯性力H= 2.5kN ，转速为1500r/min，考虑梁的相当质量为
ql ，不计阻力，求强迫振动时梁内的最大动应力。
图
【答案】查型钢表得NO.20b 工字钢的相关参数：
梁跨度中点截面上下边缘处的各点为危险点，在电动机重量Q 及梁自重q 以静荷方式作用时，其最大静应力
跨度中点的静挠度
为
系统的自然频率为
干扰力的频率
以P 及
代入式
，并令阻尼系数
，得放大系数为
于是，动荷系数
最大动应力
2． 水管在寒冬低温条件下，由于管内水结冰引起体积膨胀，而导致水管爆裂。由作用反作用定律可知，水管与冰块所受的压力相等，试问为什么冰不破裂，而水管发生爆裂。
【答案】水管在寒冬低温条件下，管内水由于结冰引起体积膨胀，水管承受内压而使管壁处于双轴拉伸的应力状 态下，且在低温条件下材料的塑性指标降低（在液氢温度下将完全丧失塑性而转化为脆性），因而易于发生爆裂; 而冰块处于三轴压缩的应力状态下，不易发生破裂。例如深海海底的石块，虽承受很大的静水压力，但在三轴均匀压缩应力状态，石块不发生破裂。
3． 水平刚性横梁AB 悬挂于三根杆上，
。
l 杆由黄铜制成，截面面积2杆和3杆由碳素钢制成，
。
2杆装配时短了
，强行拉长2杆与横梁焊接，升高温度20℃，并且加载。试求各杆的应力。装
配前如图（a ）所示。
，弹性模量
，膨胀系数
。
图
【答案】本题可用两种方法求解。 解法一:叠加法。
（l ）先考虑装配时2杆拉长，焊接后再松开，这时不升温，不加载。取AB 杆为研究对象，受力图、变形图如图（b ）所示。这时，
平衡方程
变形协调条件
将胡克定律代入，得
将①、②、④三式联立求解，得
（2）考虑三杆连接于刚性横梁上，无应力。这时加载力P 作用，但不升温。仍取AB 为研究对象，
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