材料力学应力状态分析

7-1(7-3) 一拉杆由两段杆沿m-n面胶合而成。由于实用的原因，图中的 限于

正应力和切应力分别与相应的许用应力比较。现设胶合缝的许用切应力

角为许

范围内。作为“假定计算”，对胶合缝作强度计算时可以把其上的

用拉应力 的3/4，且这一拉杆的强度由胶合缝的强度控制。为了使杆能承受最大的荷载F，试问 角的值应取多大？ 解：按正应力强度条件求得的荷载以

表示：

按切应力强度条件求得的荷载以

则

表示，

即：

当

时 ， 时， 时，

， ， ，

，

，

时，

由

、

随

，

时，杆件承受的荷载最大，

而变化的曲线图中得出，当 。

若按胶合缝的 达到 的同时， 亦达到 的条件计算

则

即：

，

则

故此时杆件承受的荷载，并不是杆能承受的最大荷载 返回

。

7-2(7-7) 试用应力圆的几何关系求图示悬臂梁距离自由端为0.72m的截面上，

在顶面以下40mm的一点处的最大及最小主应力，并求最大主应力与x轴之间的夹角。

解：

=

由应力圆得 返回

7-3(7-8) 各单元体面上的应力如图所示。试利用应力圆的几何关系求： （1）指

第 七 章 应力状态 强度理论

一、 判断题

1、平面应力状态即二向应力状态，空间应力状态即三向应力状态。 (√)

2、单元体中正应力为最大值的截面上，剪应力必定为零。 (√)

3、单元体中剪应力为最大值的截面上，正应力必定为零。 (×) 原因：正应力一般不为零。

4、单向应力状态的应力圆和三向均匀拉伸或压缩应力状态的应力圆相同，且均为应力轴 上的一个点。 (×) 原因：单向应力状态的应力圆不为一个点，而是一个圆。三向等拉或等压倒是为一个点。

5、纯剪应力状态的单元体，最大正应力和最大剪应力值相等，且作用在同一平面上。(×) 原因：最大正应力和最大剪应力值相等，但不在同一平面上

6、材料在静载作用下的失效形式主要有断裂和屈服两种。 (√)

7、砖,石等脆性材料式样压缩时沿横截面断裂。 (×)

8、塑性材料制成的杆件，其危险点必须用第三或第四强度理论所建立的强度条件来校核强度。 (×) 原因：塑性材料也会表现出脆性，比如三向受拉时，此时，就应用第一强度理论

9、纯剪应力状态的单元体既在体积改变，又有形状改变。(×) 原因：只形

第6章 应力状态分析

一、选择题

1、对于图示各点应力状态，属于单向应力状态的是（A ）。

20 a 20 （MPa） c 20 20 d 20 20 b 20 20

（A）a点；（B）b点；（C）c点；（D）d点 。

2、在平面应力状态下，对于任意两斜截面上的正应力?????成立的充分必要条件，有下列四种答案，正确答案是（ B ）。

（A）?x??y,?xy?0；（B）?x??y,?xy?0；（C）?x??y,?xy?0；（D）?x??y??xy。

3、已知单元体AB、BC面上只作用有切应力?，现关于AC面上应力有下列四种答案，正确答案是（ C ）。

B ? A ? 300 C

（A）?AC??/2,?AC?0； （B）?AC??/2,?AC?3?/2； （C）?AC??/2,?AC??3?/2；（D）?AC???/2,?AC?3?/2。

4、矩形截面简支梁受力如图（a）所示，横截面上各点的应力状态如图（b）所示。关于它们的正确性，现有四种答案，正确答案是（ D ）。

a F 2 3 4 (a) 1 F a 1 2 5 (b) 3 5 4

（A）点1、2的应力状态是正确的；（B）点2、3的应力状态是正确的； （C

材料力学（应力应变部分）

→规定载荷作用下，

强度要求，就是指构件应有足够的抵抗破坏的能力。 刚度要求，就是指构件应有足够的抵抗变形的能力。

→变形的基本假设：连续性假设，均匀性假设，各向同性假设。

→沿不同方向力学性能不同的材料，称为各向异性材料，如木材、胶合板和某些人工合成材料。

→ 分布力 表面力

集中力（火车轮对钢轨压力，滚珠轴承对轴的反作用力） 体积力是连续分布于物体内各点的力，例如物体的自重和惯性力等。 →动载荷，静载荷

→应力p应分解为正应力? ，切应力τ 。

26

→应力单位pa，1pa=1N/m；常用Mpa，1Mpa=10pa。 第二章 拉伸、压缩与剪切

2.2 轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力

→习惯上，把拉伸的轴力规定为正，压缩时的轴力规定为负。 →用横截面上的应力来度量杆件的受力程度。 →FN=?A ；?(x)=FN(x)/A(x)

2.3 直杆轴向拉伸或压缩时斜截面上的内力和应力 α

轴向拉伸（压缩）时，在杆件的横截面上，正应力为最大值；在与杆件轴线成45°的斜截面上，切应力为最大值。最大切应力在数值上等于最大正应力的二分之一。此外，α=90°时，?α=

4-1(4-1) 试求图示各梁中指定截面上的剪力和弯矩。 解：（a）

b）

c）

（ （

（d）

=

（e）

f）

（（g）

（h）

=

返回

4-2(4-2) 试写出下列各梁的剪力方程和弯矩方程，并作剪力图和弯矩图。 解：（a）

（b）

时

时

（c）

时

时

（d）

（e）

时，

时，

（f）AB段：

BC段：

（g）AB段内：

BC段内：

（h）AB段内：

返回

4-3(4-3) 试利用荷载集度、剪力和弯矩间的微分关系作下列各梁的剪力图和弯矩图。

BC段内：

CD段内：

返回

4-4(4-4) 试作下列具有中间铰的梁的剪力图和弯矩图。

返回

4-5(4-6) 已知简支梁的剪力图如图所示。试作梁的弯矩图和荷载图。已知梁上没有集中力偶作用。 返回

4-6(4-7) 试根据图示简支梁的弯矩图作出梁的剪力图与荷载图。

返回

4-7(4-15) 试作图示刚架的剪力图、弯矩图和轴力图。

返回

4-8(4-18) 圆弧

4-1(4-1) 试求图示各梁中指定截面上的剪力和弯矩。 解：（a）

b）

c）

（ （

（d）

=

（e）

f）

（（g）

（h）

=

返回

4-2(4-2) 试写出下列各梁的剪力方程和弯矩方程，并作剪力图和弯矩图。 解：（a）

（b）

时

时

（c）

时

时

（d）

（e）

时，

返回

4-7(4-15) 试作图示刚架的剪力图、弯矩图和轴力图。

返回

4-8(4-18) 圆弧形曲杆受力如图所示。已知曲杆轴线的半径为R，试写出任意横截面C上剪力、弯矩和轴力的表达式（表示成 角的函数），并作曲杆的剪力图、弯矩图和轴力图。

解：（a）

（b）

返回

4-9(4-19) 图示吊车梁，吊车的每个轮子对梁的作用力都是F，试问： （1）吊车在什么位置时，梁内的弯矩最大？最大弯矩等于多少？

（2）吊车在什么位置时，梁的支座反力最大？最大支反力和最大剪力各等于多少？

解：梁的弯矩最大值发生在某一集中荷载作用处。

，得：

当 时，

当M极大时： ，

则 ，故，

故 为梁内发生最大弯矩的截面

故：

=

返回

4-10(4-21) 长度

4-1(4-1) 试求图示各梁中指定截面上的剪力和弯矩。 解：（a）

b）

c）

（ （

（d）

=

（e）

f）

（（g）

（h）

=

返回

4-2(4-2) 试写出下列各梁的剪力方程和弯矩方程，并作剪力图和弯矩图。 解：（a）

（b）

时

时

（c）

时

时

（d）

（e）

时，

时，

（f）AB段：

BC段：

（g）AB段内：

BC段内：

（h）AB段内：

返回

4-3(4-3) 试利用荷载集度、剪力和弯矩间的微分关系作下列各梁的剪力图和弯矩图。

BC段内：

CD段内：

返回

4-4(4-4) 试作下列具有中间铰的梁的剪力图和弯矩图。

返回

4-5(4-6) 已知简支梁的剪力图如图所示。试作梁的弯矩图和荷载图。已知梁上没有集中力偶作用。 返回

4-6(4-7) 试根据图示简支梁的弯矩图作出梁的剪力图与荷载图。

返回

4-7(4-15) 试作图示刚架的剪力图、弯矩图和轴力图。

返回

4-8(4-18) 圆弧

弯曲应力

1. 圆形截面简支梁A、B套成，A、B层间不计摩擦，材料的弹性模量EB?2EA。求在外力偶矩Me作用下，A、B中最大

MeMe2ddlBA?Amax有4个答案： ?Bmin1111(A)； (B)； (C)； (D)。

64108正应力的比值答：B

2. 矩形截面纯弯梁，材料的抗拉弹性模量Et大于材料的抗压弹性模量Ec，则正应力在截面上的分布图有以下4种答案：

M(A)(B)(C)(D)答：C

3. 将厚度为2 mm的钢板尺与一曲面密实接触，已知测得钢

1尺点A处的应变为?，则该曲面在点A处的曲率半径

1000为 mm。 答：999 mm

4. 边长为a的正方形截面梁，按图示两种不同形式放置，在相同弯矩作用下，两者最大

(?)正应力之比maxa? 。

(?max)b答：1/2

2 mmA?Oaaz(a)(b)yth/2tzh/2tbz5. 一工字截面梁，截面尺寸如图，h?b, b?10t。试证明，此梁上,下翼缘承担的弯矩约为截面上总弯矩的88%。

BMy2MMt4, M1??y(ybdy)?1 820?证：?? IzIz?A3IzM1t41?1 820???88% Iz?6

成绩 批阅 日期 台州学院

机械工程学院实验报告

班级 学号 姓名

实验课程： 材料力学

实验项目： 纯弯曲梁的正应力实验

实验日期： 年 月 日

实验三 纯弯曲梁的正应力实验

实验地点： 实验日期： 报 告 人： 指导教师： 室 温： 小组成员：

一、实验目的：

二、实验设备及仪器

三、绘制电测梁的弯曲实验装置简图和弯矩图

四、梁的基本参数及电阻应变片规格

1) 实验梁尺寸及参数

表3－1 实验梁相关数据 应变片至中性层距离（mm） 梁的尺寸和有关参数 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 1

宽

弯曲应力

1. 圆形截面简支梁A、B套成，A、B层间不计摩擦，材料的弹性模量EB?2EA。求在外力偶矩Me作用下，A、B中最大

MeMe2ddlBA?Amax有4个答案： ?Bmin1111(A)； (B)； (C)； (D)。

64108正应力的比值答：B

2. 矩形截面纯弯梁，材料的抗拉弹性模量Et大于材料的抗压弹性模量Ec，则正应力在截面上的分布图有以下4种答案：

M(A)(B)(C)(D)答：C

3. 将厚度为2 mm的钢板尺与一曲面密实接触，已知测得钢

1尺点A处的应变为?，则该曲面在点A处的曲率半径

1000为 mm。 答：999 mm

4. 边长为a的正方形截面梁，按图示两种不同形式放置，在相同弯矩作用下，两者最大

(?)正应力之比maxa? 。

(?max)b答：1/2

2 mmA?Oaaz(a)(b)yth/2tzh/2tbz5. 一工字截面梁，截面尺寸如图，h?b, b?10t。试证明，此梁上,下翼缘承担的弯矩约为截面上总弯矩的88%。

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