機(jī)械工程材料力學(xué)復(fù)習(xí)要點(diǎn)解析

綜合試卷第=PAGE1*2-11頁（共=NUMPAGES1*22頁） 綜合試卷第=PAGE1*22頁（共=NUMPAGES1*22頁）PAGE①姓名所在地區(qū)姓名所在地區(qū)身份證號密封線1.請首先在試卷的標(biāo)封處填寫您的姓名，身份證號和所在地區(qū)名稱。2.請仔細(xì)閱讀各種題目的回答要求，在規(guī)定的位置填寫您的答案。3.不要在試卷上亂涂亂畫，不要在標(biāo)封區(qū)內(nèi)填寫無關(guān)內(nèi)容。一、選擇題1.材料力學(xué)的基本概念包括：

A.材料變形

B.材料破壞

C.材料強(qiáng)度

D.以上都是

2.下列哪種材料的彈性模量最大？

A.鋼鐵

B.鋁合金

C.塑料

D.玻璃

3.下列哪種材料的疲勞極限最?。?/p>

A.鋼鐵

B.鋁合金

C.塑料

D.玻璃

4.材料的彈性模量E與下列哪個物理量成正比？

A.材料的應(yīng)力

B.材料的應(yīng)變

C.材料的長度

D.材料的截面積

5.下列哪種材料的剪切模量最小？

A.鋼鐵

B.鋁合金

C.塑料

D.玻璃

6.材料的抗拉強(qiáng)度與下列哪個物理量成正比？

A.材料的應(yīng)力

B.材料的應(yīng)變

C.材料的長度

D.材料的截面積

7.下列哪種材料的屈服極限最大？

A.鋼鐵

B.鋁合金

C.塑料

D.玻璃

8.材料的剪切強(qiáng)度與下列哪個物理量成正比？

A.材料的應(yīng)力

B.材料的應(yīng)變

C.材料的長度

D.材料的截面積

答案及解題思路：

1.答案：D

解題思路：材料力學(xué)研究的是材料在受到外力作用時的變形和破壞規(guī)律，因此包括材料變形、材料破壞和材料強(qiáng)度三個方面。

2.答案：A

解題思路：根據(jù)材料力學(xué)的基本知識，彈性模量是材料抵抗變形的能力，通常情況下，鋼鐵的彈性模量最高。

3.答案：C

解題思路：疲勞極限是指材料在反復(fù)應(yīng)力作用下不發(fā)生破壞的最大應(yīng)力，塑料通常由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此疲勞極限較小。

4.答案：B

解題思路：彈性模量E是材料應(yīng)力與應(yīng)變的比值，即E=σ/ε，所以E與材料的應(yīng)變成正比。

5.答案：C

解題思路：剪切模量是衡量材料剪切變形難易程度的物理量，塑料的剪切模量通常最小。

6.答案：D

解題思路：抗拉強(qiáng)度是指材料在拉伸過程中能夠承受的最大應(yīng)力，它與材料的截面積有關(guān)，截面積越大，承受的應(yīng)力越大。

7.答案：A

解題思路：屈服極限是指材料在應(yīng)力作用下開始發(fā)生塑性變形的最大應(yīng)力，鋼鐵的屈服極限通常最大。

8.答案：A

解題思路：剪切強(qiáng)度是指材料抵抗剪切應(yīng)力的能力，它與材料的應(yīng)力成正比。二、填空題1.材料力學(xué)研究的主要內(nèi)容包括靜力學(xué)分析、動力學(xué)分析、材料功能測試等。

2.材料的彈性模量E表示材料在彈性變形作用下抵抗變形的能力。

3.材料的抗拉強(qiáng)度表示材料在拉伸作用下抵抗斷裂的能力。

4.材料的屈服極限表示材料在塑性變形作用下抵抗斷裂的能力。

5.材料的剪切強(qiáng)度表示材料在剪切作用下抵抗斷裂的能力。

6.材料的疲勞極限表示材料在反復(fù)應(yīng)力作用下抵抗斷裂的能力。

7.材料的彈性變形是指材料在彈性變形作用下發(fā)生的有限變形。

8.材料的塑性變形是指材料在塑性變形作用下發(fā)生的永久變形。

答案及解題思路：

答案：

1.靜力學(xué)分析、動力學(xué)分析、材料功能測試

2.彈性變形、變形

3.拉伸、斷裂

4.塑性變形、斷裂

5.剪切、斷裂

6.反復(fù)應(yīng)力、斷裂

7.彈性變形、有限變形

8.塑性變形、永久變形

解題思路：

1.材料力學(xué)研究內(nèi)容包括力學(xué)基本理論在材料中的應(yīng)用，其中靜力學(xué)分析、動力學(xué)分析和材料功能測試是主要的研究方向。

2.彈性模量是衡量材料彈性功能的指標(biāo)，反映了材料在彈性變形范圍內(nèi)抵抗變形的能力。

3.抗拉強(qiáng)度是衡量材料抵抗拉伸斷裂的能力，是材料力學(xué)功能的重要指標(biāo)。

4.屈服極限是材料從彈性變形過渡到塑性變形的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，表示材料在塑性變形范圍內(nèi)抵抗斷裂的能力。

5.剪切強(qiáng)度是衡量材料抵抗剪切斷裂的能力，常用于判斷結(jié)構(gòu)在剪切力作用下的安全性。

6.疲勞極限是衡量材料在反復(fù)應(yīng)力作用下抵抗斷裂的能力，對于設(shè)計(jì)耐久性結(jié)構(gòu)具有重要意義。

7.彈性變形是指材料在彈性變形范圍內(nèi)發(fā)生的有限變形，材料恢復(fù)原狀的能力較好。

8.塑性變形是指材料在塑性變形范圍內(nèi)發(fā)生的永久變形，材料恢復(fù)原狀的能力較差。三、判斷題1.材料的彈性模量E越大，表示材料的剛度越大。（√）

解題思路：彈性模量E是衡量材料剛度的重要指標(biāo)，它表示材料在受到拉伸或壓縮應(yīng)力時，單位應(yīng)變所需的應(yīng)力。因此，E值越大，材料在相同的應(yīng)變下所需的應(yīng)力也越大，說明其剛度越大。

2.材料的抗拉強(qiáng)度越大，表示材料的強(qiáng)度越高。（√）

解題思路：抗拉強(qiáng)度是材料抵抗拉伸破壞的能力，它表示材料在斷裂前所能承受的最大拉伸應(yīng)力。抗拉強(qiáng)度越大，說明材料抵抗破壞的能力越強(qiáng)，因此強(qiáng)度越高。

3.材料的屈服極限越大，表示材料的塑性越好。（×）

解題思路：屈服極限是材料在受到拉伸應(yīng)力時，從彈性狀態(tài)過渡到塑性狀態(tài)所承受的最大應(yīng)力。屈服極限越大，說明材料在變形過程中抵抗塑性變形的能力越強(qiáng)，但并不一定表示塑性越好。材料的塑性還與斷后伸長率、斷面收縮率等指標(biāo)有關(guān)。

4.材料的剪切強(qiáng)度越大，表示材料的剪切剛度越大。（√）

解題思路：剪切強(qiáng)度是材料抵抗剪切破壞的能力，剪切剛度表示材料在受到剪切力時抵抗變形的能力。剪切強(qiáng)度越大，說明材料在受到剪切力時抵抗變形的能力越強(qiáng)，即剪切剛度越大。

5.材料的疲勞極限越大，表示材料的疲勞壽命越長。（√）

解題思路：疲勞極限是材料在交變應(yīng)力作用下能夠承受的最大應(yīng)力，疲勞壽命是材料在交變應(yīng)力作用下能夠承受的循環(huán)次數(shù)。疲勞極限越大，說明材料在交變應(yīng)力作用下的抵抗能力越強(qiáng)，疲勞壽命越長。

6.材料的彈性變形是可逆的，塑性變形是不可逆的。（√）

解題思路：彈性變形是指材料在受力時產(chǎn)生的應(yīng)變能夠完全消失的變形，具有可逆性；塑性變形是指材料在受力時產(chǎn)生的應(yīng)變不能完全消失的變形，具有不可逆性。

7.材料的彈性模量E與材料的應(yīng)力成正比。（×）

解題思路：根據(jù)胡克定律，在彈性范圍內(nèi)，材料的彈性模量E與應(yīng)力成正比。但是當(dāng)材料超過彈性范圍后，這種正比關(guān)系不再成立。

8.材料的抗拉強(qiáng)度與材料的應(yīng)變成正比。（×）

解題思路：在材料的彈性范圍內(nèi)，抗拉強(qiáng)度與應(yīng)變成正比。但是當(dāng)材料進(jìn)入塑性變形階段后，抗拉強(qiáng)度與應(yīng)變的關(guān)系不再是簡單的正比關(guān)系。四、簡答題1.簡述材料力學(xué)的研究內(nèi)容。

答案：材料力學(xué)的研究內(nèi)容主要包括材料在各種外力作用下的力學(xué)行為，包括強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等，以及材料在變形和破壞過程中的規(guī)律。具體涉及材料在各種載荷作用下的應(yīng)力、應(yīng)變、變形等基本問題的研究。

解題思路：從材料力學(xué)的定義出發(fā)，解釋其研究材料在載荷作用下的力學(xué)行為，并列舉具體的研究內(nèi)容。

2.簡述材料力學(xué)的基本概念。

答案：材料力學(xué)的基本概念包括應(yīng)力、應(yīng)變、彈性模量、泊松比等。應(yīng)力是單位面積上的內(nèi)力，應(yīng)變是單位長度上的變形，彈性模量是材料抵抗彈性變形的能力，泊松比是材料橫向變形與縱向變形的比值。

解題思路：根據(jù)材料力學(xué)的基本概念，分別解釋每個概念的定義和意義。

3.簡述材料力學(xué)的基本方程。

答案：材料力學(xué)的基本方程包括胡克定律、泊松方程和平衡方程。胡克定律描述了應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系，泊松方程描述了應(yīng)力在不同方向上的分布，平衡方程描述了物體在受力狀態(tài)下的平衡條件。

解題思路：分別解釋這三個方程的定義和適用條件。

4.簡述材料的彈性變形和塑性變形。

答案：彈性變形是指材料在受力時發(fā)生的暫時性變形，當(dāng)外力去除后，材料能恢復(fù)到原始狀態(tài)。塑性變形是指材料在受力時發(fā)生的永久性變形，即使外力去除后，材料也不能恢復(fù)到原始狀態(tài)。

解題思路：通過定義解釋彈性變形和塑性變形，并說明兩者的區(qū)別。

5.簡述材料的疲勞現(xiàn)象。

答案：材料的疲勞現(xiàn)象是指在交變載荷作用下，材料發(fā)生的一種緩慢的損傷積累和逐漸擴(kuò)展的過程，最終導(dǎo)致材料斷裂。

解題思路：解釋疲勞現(xiàn)象的定義，并說明其發(fā)生的原因和后果。

6.簡述材料的剪切強(qiáng)度和剪切剛度。

答案：材料的剪切強(qiáng)度是指材料在剪切載荷作用下抵抗斷裂的能力，剪切剛度是指材料在剪切變形時抵抗變形的能力。

解題思路：分別解釋剪切強(qiáng)度和剪切剛度的定義，并說明其測量方法。

7.簡述材料的疲勞極限和疲勞壽命。

答案：材料的疲勞極限是指在交變載荷作用下，材料能承受的最大應(yīng)力而不發(fā)生疲勞斷裂的應(yīng)力值。疲勞壽命是指材料在交變載荷作用下發(fā)生疲勞斷裂之前所能承受的循環(huán)次數(shù)。

解題思路：解釋疲勞極限和疲勞壽命的定義，并說明其與材料功能的關(guān)系。

8.簡述材料力學(xué)在工程中的應(yīng)用。

答案：材料力學(xué)在工程中的應(yīng)用非常廣泛，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇、強(qiáng)度校核、壽命預(yù)測等方面。在工程設(shè)計(jì)中，材料力學(xué)可以幫助工程師確定結(jié)構(gòu)的尺寸、材料和加載條件，以保證結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。

解題思路：列舉材料力學(xué)在工程中的應(yīng)用領(lǐng)域，并說明其在工程中的作用。五、計(jì)算題1.已知一根長為L的均質(zhì)直桿，橫截面為圓形，直徑為d。求該桿在受到軸向拉力F作用下的應(yīng)力和應(yīng)變。

解答：

應(yīng)力（σ）的計(jì)算公式為：σ=F/A，其中A為橫截面積。

圓形橫截面的面積為：A=π(d/2)2。

因此，σ=F/(π(d/2)2)。

應(yīng)變（ε）的計(jì)算公式為：ε=σ/E，其中E為材料的彈性模量。

因此，ε=(F/(π(d/2)2))/E。

2.已知一根長為L的均質(zhì)直桿，橫截面為矩形，寬為b，高為h。求該桿在受到軸向拉力F作用下的應(yīng)力和應(yīng)變。

解答：

應(yīng)力（σ）的計(jì)算公式為：σ=F/A，其中A為橫截面積。

矩形橫截面的面積為：A=bh。

因此，σ=F/(bh)。

應(yīng)變（ε）的計(jì)算公式為：ε=σ/E。

因此，ε=(F/(bh))/E。

3.已知一根長為L的均質(zhì)直桿，橫截面為圓形，直徑為d。求該桿在受到軸向壓力F作用下的應(yīng)力和應(yīng)變。

解答：

軸向壓力作用下的應(yīng)力計(jì)算與軸向拉力相同，因?yàn)閴毫屠υ诓牧狭W(xué)中處理方式相同。

應(yīng)力（σ）的計(jì)算公式為：σ=F/A。

圓形橫截面的面積為：A=π(d/2)2。

因此，σ=F/(π(d/2)2)。

應(yīng)變（ε）的計(jì)算公式為：ε=σ/E。

因此，ε=(F/(π(d/2)2))/E。

4.已知一根長為L的均質(zhì)直桿，橫截面為矩形，寬為b，高為h。求該桿在受到軸向壓力F作用下的應(yīng)力和應(yīng)變。

解答：

應(yīng)力（σ）的計(jì)算公式為：σ=F/A。

矩形橫截面的面積為：A=bh。

因此，σ=F/(bh)。

應(yīng)變（ε）的計(jì)算公式為：ε=σ/E。

因此，ε=(F/(bh))/E。

5.已知一根長為L的均質(zhì)直桿，橫截面為圓形，直徑為d。求該桿在受到剪切力F作用下的應(yīng)力和應(yīng)變。

解答：

剪切應(yīng)力（τ）的計(jì)算公式為：τ=F/(2t)，其中t為剪切面厚度。

對于圓形橫截面，剪切面厚度為直徑的一半，即t=d/2。

因此，τ=F/(2(d/2))=F/d。

應(yīng)變（γ）的計(jì)算公式為：γ=τ/G，其中G為剪切模量。

因此，γ=(F/d)/G。

6.已知一根長為L的均質(zhì)直桿，橫截面為矩形，寬為b，高為h。求該桿在受到剪切力F作用下的應(yīng)力和應(yīng)變。

解答：

剪切應(yīng)力（τ）的計(jì)算公式為：τ=F/(2tb)，其中t為剪切面厚度，b為剪切面寬度。

對于矩形橫截面，剪切面厚度為高的一半，即t=h/2。

因此，τ=F/(2(h/2)b)=F/(hb)。

應(yīng)變（γ）的計(jì)算公式為：γ=τ/G。

因此，γ=(F/(hb))/G。

7.已知一根長為L的均質(zhì)直桿，橫截面為圓形，直徑為d。求該桿在受到彎矩M作用下的應(yīng)力和應(yīng)變。

解答：

最大正應(yīng)力（σ_max）的計(jì)算公式為：σ_max=(Md)/(I_z)，其中I_z為截面的抗彎截面模量。

對于圓形橫截面，I_z=(πd^4)/32。

因此，σ_max=(Md)/((πd^4)/32)=32M/(πd^3)。

最大應(yīng)變（ε_max）的計(jì)算公式為：ε_max=σ_max/E。

因此，ε_max=(32M/(πd^3))/E。

8.