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1 暨南大学力学与土木工程系工程硕士入学考试 《工程力学》考试大纲 目 录 I. 考察目标 II. 考试形式和试卷结构 III. 考察范围 IV. 试题示例 V.参考资料 I. 考察目标 《工程力学》考试内容涵盖了“静力学”和“材料力学”的部分内容。静力学部分包括各种力 系的等效简化和平衡规律、常见约束和约束反力分析及简单分离体与受力图等。材料力学部分包括 杆件在四种基本变形(拉压、剪切、弯曲、扭转)及其组合下的强度、刚度及压杆稳定性计算。要 求考生对工程力学中的基本概念、假设和结论有正确的理解,基本了解工程力学应用的工程背景, 具有将一般构件简化为力学简图的分析能力。熟练掌握处理杆类构件或零件强度、刚度及稳定性等 力学问题的基本方法,并具有比较熟练的计算能力与一定的设计能力。 II. 考试形式和试卷结构 一、试卷满分及考试时间 本试卷满分为 150 分,考试时间为 180 分钟。 二、答题方式 闭卷,笔试。 三、试卷内容结构 静力学基础 15 分 2 力系简化和平衡规律 25 分 杆件拉压变形 10 分 杆件剪切变形 20 分 杆件扭转变形 20 分 杆件弯曲变形 30 分 组合变形 10 分 应力分析和强度理论 10 分 压杆稳定 10 分 四、试卷结构 填空题 10 分(5 小题,每题 2 分) 单项选择题 10 分(5 小题,每题 2 分) 简答题 40 分 综合应用题 90 分 III. 考察范围 静力学基础 [考察目标] 掌握静力学的基本概念,静力学公理的内容及应用,物体的受力分析。 [考察范围] 一、 静力学的基本概念:刚体、质点。 二、 静力学的研究对象和范围。 三、 静力学基本原理:二力平衡原理、加减平衡力学原理等。。 力系简化与平衡规律 [考察目标] 掌握物体的受力分析、力系的等效简化、力系的平衡条件及其应用;掌握常见约束和约束反力 分析方法,并能画出简单分离体的受力图。 [考察范围] 一、 工程中的常见约束与约束反力。 二、 简单分离体的受力图画法。 三、 力系的平衡条件与平衡方法。 3 杆件轴向拉伸与压缩 [考察目标] 掌握轴向拉伸与压缩的概念,轴向拉压杆件的内力和应力计算。了解金属材料拉伸和压缩时的 力学性能,安全系数与许用应力。熟练掌握拉压杆件的强度计算,及轴向拉伸与压缩时杆件的纵向 变形、线应变、横向变形计算。 [考察范围] 一、 杆件轴向拉伸与压缩的概念、直杆横截面上的内力和应力计算。 二、 金属(低碳钢与铸铁)材料拉伸和压缩时的力学性能。 三、 失效和安全系数,拉压杆件的强度设计与校核。 四、 轴向拉伸与压缩时杆件的纵向变形、横向变形计算。 杆件或零件的剪切变形 [考察目标] 理解剪切和挤压概念;掌握剪切和挤压的实用计算方法。 [考察范围] 一、 剪切和挤压概念。 二、 连接件的强度设计与校核。 等圆截面杆的扭转变形 [考察目标] 理解纯剪切、剪切应力、剪切应变、极惯性矩和抗扭截面模量等概念,以及切应力互等定理和 剪切虎克定律等;掌握扭矩的计算方法和扭矩图的作法;掌握等圆截面干的扭转应力与扭转变形分 析;掌握等圆截面杆的扭转强度和刚度设计与校核。 [考察范围] 一、 扭转的概念,功率、转速和外力偶的关系,扭矩的计算和扭矩图的作法。 二、 纯剪切、切应变、切应力互等定理、剪切虎克定律。 三、 等圆截面杆扭转剪切应力的计算,及剪切强度分析。 四、 等圆截面杆的扭转变形分析与扭转刚度计算。 梁的弯曲内力 [考察目标] 理解平面弯曲、剪力和弯矩的概念;了解静定梁的基本形式;掌握梁指定截面的剪力和弯矩的 求法;掌握梁剪力图和弯矩图的作法;掌握剪力、弯矩和分布载荷集度的微分关系及其应用。 [考察范围] 4 一、 平面弯曲的概念,静定梁的分类。 二、 剪力方程和弯矩方程。 三、 用分布荷截、剪力、弯矩的微分关系作内力图。 梁的弯曲应力 [考察目标] 掌握纯弯曲梁的正应力公式,弯矩和挠度曲线曲率半径的关系;理解抗弯截面模量,抗弯刚度 的概念;了解梁弯曲切应力的分布;掌握梁的强度计算;理解提高弯曲强度的措施。 [考察范围] 一、 纯弯曲梁的正应力公式的推导。 二、 横力弯曲梁的正应力强度计算。 三、 梁的切应力强度计算。 四、 提高梁承载能力的措施。 梁的弯曲变形 [考察目标] 掌握挠度和转角的概念,挠曲线的近似微分方程;掌握积分法、叠加法计算梁指定截面的挠度 和转角;了解提高梁刚度的措施。 [考察范围] 一、 梁指定截面挠度和转角的概念,梁挠曲线近似微分方程。 二、 用积分法求梁的变形。 三、 叠加法求梁的变形。 四、 梁的刚度校核,提高梁弯曲刚度的措施。 应力状态和强度理论 [考察目标] 理解应力状态,主应力和主平面的概念,掌握平面应力状态分析的解析法和图解法;理解最大 切应力,广义虎克定律,体积应变,弹性比能,体积改变能密度、畸变能密度和强度理论的基本概 念;掌握脆性材料和塑性材料的不同破坏形式;掌握第一、二、三、四强度理论的观点、强度条件 及其适用范围。 [考察范围] 一、应力状态的概念。 二、平面应力的应力状态分析:解析法、图解法。 三、广义虎克定律。 四、强度理论的概念,脆性材料和塑性材料的不同破坏形式。 5 五、第一、二、三、四强度理论及其应用。 杆件的组合变形 [考察目标] 理解组合变形的概念与实例。掌握拉(或压)弯组合变形、斜弯曲变形的应力与强度计算。 [考察范围] 一、 拉伸(压缩)与弯曲的组合。 二、 两个相互垂直平面的弯曲。 三、 扭转与弯曲的组合。 压杆稳定性 [考察目标] 理解压杆弹性平衡稳定性的概念。掌握细长压杆的临界载荷-欧拉公式、超过比例极限时压杆 的临界力经验公式,了解临界应力总图。掌握压杆稳定性设计的步骤,理解提高压杆稳定性的措施。 [考察范围] 一、 压杆稳定的概念。 二、 细长压杆临界力的欧拉公式。 三、 欧拉公式的适用范围,临界应力总图。 四、 压杆稳定的实用计算。 五、 提高压杆稳定的措施。 IV. 试题示例 一、 填空题(共 5 小题,每题 2 分,共 10 分) 1. 工程力学中往往把结构抽象化为两种计算模型:刚性模型和理想变形固体模型。所谓理想变形固 体,是将一般变形固体的材料性质加以理想化,并作出以下假设: ; ; 。 2. 结构或构件受外力作用时,在结构或构件各部分之间会产生相互作用力,称为结构或构件的内力。 内力主要包括: 、 、 、 和 等形式。 3. 梁弯曲时的中性层是指: ;中性轴是 指: 。 4. 工程力学中分析杆件的拉压、扭转和弯曲时,都采用了“平截面假设”。平截面假设是 6 指: 。 5. 当单位荷载法的计算公式 F d M M x EI 满足 、 、 和 等条件时,就可以直接采用图乘法来代替。 二、 选择题(共 5 小题,每小题 2 分,共 10 分) 1. 从力学的角度出发,构件要安全可靠工作必须满足三方面的要求。以下哪个不属于这些要求? ( ) A. 强度要求 B. 小变形要求 C. 刚度要求 D. 稳定性要求 2. 关于材料拉伸时的力学性能,说法不正确的是( ) A. 低碳钢拉伸破坏前经历了弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段; B. 铸铁拉伸破坏时没有发生明显的塑性变形; C. 屈服现象的特点是应变基本保持不变,而应力显著增加; D. 在强化阶段卸载后重新加载,低碳钢的比例极限会提高。 3. 一多跨梁 AB(如图所示),使所受的集中力 P 先后作用于 C 铰的左侧和右侧,并分别作出其内力 图,经过比较,得出( )的结论是正确的。 A、Q 和 M 图均不同; B、Q 图相同,M 图不同; C、Q 图不同,M 图相同; D、Q 和 M 图均相同。 4. 对于受剪切杆件的强度计算问题,说法正确的是( ) A. 仅需考虑剪切实用计算; B. 仅需考虑挤压强度计算; C. 既要进行剪切强度计算又要进行挤压强度计算。 5. 若将作用在简支梁中央的集中力分散为靠近支座的两个集中力(如图所示),则此时梁所能承受 的集中力 P2 将增大为梁原来承受的集中力 P1 的( )倍。 A、0.5; B、1; C、2; D、4; A C B P a b 7 三、 简答题(共 40 分) 1. 与静定结构相比,超静定结构具有哪些重要性质? 2. 简述杆件的主要变形形式,及每种变形形式的受力特点。 …… 四、 综合应用题(共 90 分) 1、 试用单位荷载法或图乘法求解图示悬臂梁自由端的竖向位移 和中点转角 。 2、 试求如下图所示多跨静定梁的弯矩图和剪力图。 q ql l/2l/2l/2l 3、 图示外伸梁由 22b 号工字钢制成,材料的许用应力[ ] = 170MPa,忽略自重的影响,试校核梁的 正应力强度。 x b y h d C B 1m 100kN 100kN 1m 1m A 附:型钢表 热轧普通工字钢(GB 706 – 88) A B P L/4 C L/4 A B P C L/2 q l/2l/2 EI 8 其中 h——高度;b——腿宽度;d——腰厚度; I——惯性矩;W——截面系数;i——惯性半径; 4、 图示悬臂梁受水平力 N8001 P 及铅垂力 N16502 P 。梁横截面为圆形, mm130d 。试指 出危险点位置并求梁内的最大正应力。 ……. V.参考资料 [1] 《工程力学基础》,陈传尧主编,华中科技大学出版社,1999 年 [2] 《工程力学》,贾启芬主编,天津大学出版社,2002 年 [3] 《工程力学》,杜建根主编,机械工业出版社,2002 年 [4] 《工程力学》,范钦珊主编,清华大学出版社,2012 年
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