土木工程結構力學習題集詳解姓名_________________________地址_______________________________學號______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請首先在試卷的標封處填寫您的姓名，身份證號和地址名稱。2.請仔細閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫您的答案。一、選擇題1.材料的強度特性包括：

（1）抗壓強度

（2）抗拉強度

（3）抗彎強度

（4）抗剪強度

2.結構的破壞形式有：

（1）拉伸破壞

（2）壓縮破壞

（3）剪切破壞

（4）扭轉破壞

3.胡克定律表明：

（1）材料的應力與應變?yōu)榫€性關系

（2）材料的應變與應力成正比

（3）材料的強度與應變?yōu)榫€性關系

（4）材料的應力與應變?yōu)榉蔷€性關系

4.單位面積承受的力稱為：

（1）應力

（2）應變

（3）位移

（4）剛度

5.材料的彈性模量是指：

（1）材料抵抗變形的能力

（2）材料承受拉伸或壓縮能力的大小

（3）材料變形程度的大小

（4）材料斷裂前的變形量

6.結構的平衡條件包括：

（1）力矩平衡

（2）力平衡

（3）線位移平衡

（4）角位移平衡

7.結構內力圖包括：

（1）彎矩圖

（2）剪力圖

（3）軸力圖

（4）扭矩圖

8.結構的極限荷載是指：

（1）結構能夠承受的最大荷載

（2）結構發(fā)生破壞的荷載

（3）結構能夠承受的最小荷載

（4）結構在正常使用條件下的荷載

答案及解題思路：

1.答案：（1）（2）（3）（4）

解題思路：材料在受力后表現(xiàn)出的抵抗能力稱為強度特性，包括抗壓、抗拉、抗彎和抗剪四個方面。

2.答案：（1）（2）（3）（4）

解題思路：結構在受到不同力的作用時，可能出現(xiàn)拉伸、壓縮、剪切和扭轉等破壞形式。

3.答案：（1）（2）

解題思路：胡克定律指出，在彈性范圍內，材料的應力和應變之間保持線性關系。

4.答案：（1）

解題思路：應力是單位面積承受的力，用來描述材料或結構受力后的反應。

5.答案：（1）

解題思路：彈性模量是描述材料抵抗變形的能力，反映材料在受力時的彈性特性。

6.答案：（1）（2）

解題思路：結構的平衡條件是指力的作用相互抵消，力矩相互平衡，保持結構的穩(wěn)定性。

7.答案：（1）（2）（3）（4）

解題思路：結構內力圖是反映結構受力后各部分內力的分布情況，包括彎矩、剪力、軸力和扭矩等。

8.答案：（1）

解題思路：結構的極限荷載是指結構在最大受力狀態(tài)下所能承受的荷載，超過此荷載，結構將發(fā)生破壞。二、填空題1.結構的內力主要包括彎矩、剪力、軸力。

2.材料的彈性模量E是衡量材料剛度大小的指標。

3.在彈性范圍內，應力和應變之間是成正比的關系。

4.單位面積上抵抗外力的能力稱為強度。

5.材料在受拉和受壓狀態(tài)下，其極限強度是抗拉強度和抗壓強度。

6.結構的承載能力是指結構承受荷載的能力。

7.材料的破壞形式主要有脆性破壞和塑性破壞。

8.結構的穩(wěn)定是指結構在荷載作用下，其形狀和尺寸不發(fā)生破壞。

答案及解題思路：

1.答案：軸力

解題思路：根據(jù)結構力學中的內力分析，結構的內力主要包括彎矩、剪力和軸力。軸力是沿桿件軸向作用的力。

2.答案：剛度

解題思路：彈性模量E是材料抵抗彈性變形的能力，反映了材料的剛度大小。彈性模量越大，材料的剛度越高。

3.答案：成正比

解題思路：根據(jù)胡克定律，在彈性范圍內，材料的應力和應變之間存在線性關系，即成正比關系。

4.答案：強度

解題思路：強度是材料單位面積上抵抗外力的能力，是材料功能的一個重要指標。

5.答案：抗拉強度和抗壓強度

解題思路：材料在受拉和受壓狀態(tài)下，分別具有抗拉強度和抗壓強度，是衡量材料在拉伸和壓縮狀態(tài)下抵抗破壞的能力。

6.答案：結構承受荷載的能力

解題思路：結構的承載能力是指結構在正常使用條件下，能夠承受的最大荷載。

7.答案：脆性破壞和塑性破壞

解題思路：材料的破壞形式主要有脆性破壞和塑性破壞。脆性破壞是指材料在受到沖擊或快速加載時發(fā)生斷裂，塑性破壞是指材料在受力過程中發(fā)生永久變形。

8.答案：形狀和尺寸

解題思路：結構的穩(wěn)定是指結構在荷載作用下，其形狀和尺寸不發(fā)生破壞，保持穩(wěn)定狀態(tài)。三、簡答題1.材料的彈性、塑性、脆性和韌性特性

彈性特性：材料在受到外力作用時產生變形，當外力撤除后，能完全恢復原狀的能力。

塑性特性：材料在受到外力作用時產生變形，當外力撤除后，部分變形不能恢復而保持下來的能力。

脆性特性：材料在受到外力作用時，只發(fā)生很小的變形即發(fā)生破壞的性質。

韌性特性：材料在受到外力作用時，能吸收較大的能量而不斷裂的能力。

2.解釋結構平衡的力矩平衡條件和力平衡條件

力平衡條件：在力的作用點上，所有外力的合力為零。

力矩平衡條件：在力的作用點上，所有外力的力矩的代數(shù)和為零。

3.說明材料拉伸試驗的應力應變曲線特點

初始階段：材料處于彈性階段，應力與應變呈線性關系。

預應變階段：應力達到一定程度后，應變增長速率加快。

預塑階段：材料發(fā)生明顯的塑性變形。

極限階段：材料達到最大應力，隨后進入破壞階段。

4.簡述結構的破壞形式及影響因素

斷裂破壞：材料強度不足導致斷裂。

屈曲破壞：材料由于不穩(wěn)定而產生較大變形。

疲勞破壞：材料在循環(huán)荷載作用下發(fā)生破壞。

影響因素：材料功能、設計不合理、施工不當、荷載等。

5.簡述結構內力圖的基本分析方法

分析荷載分布、支撐條件等，確定內力類型。

利用平衡方程、變形協(xié)調方程等建立內力方程。

利用位移法、力法等方法求解內力方程。

6.說明結構的極限荷載及確定方法

極限荷載是指結構達到極限狀態(tài)時的荷載。

確定方法：加載試驗、計算分析等。

7.簡述結構穩(wěn)定性分析方法

確定結構臨界荷載、破壞形式等。

分析結構在荷載作用下的穩(wěn)定性。

8.說明材料在受力過程中應力與應變的分布特點

在受拉時，應力與應變沿截面分布均勻。

在受壓時，應力與應變沿截面分布不均勻。

答案及解題思路

1.解題思路：解釋各特性定義，并舉例說明。

2.解題思路：明確力平衡和力矩平衡的定義，并給出相應的平衡方程。

3.解題思路：描述應力應變曲線的各個階段，并說明特點。

4.解題思路：列舉常見的破壞形式，并分析影響因素。

5.解題思路：說明基本分析方法，并舉例說明應用。

6.解題思路：解釋極限荷載的概念，并給出確定方法。

7.解題思路：描述穩(wěn)定性分析方法，并說明應用。

8.解題思路：說明應力與應變分布特點，并舉例說明。四、計算題1.某材料受拉伸力F=200kN，截面面積為200mm2，求其應力。

答案：應力σ=F/A=200,000N/200mm2=1000N/mm2=1000MPa

解題思路：應力計算公式為σ=F/A，其中F為作用力，A為截面面積。將給定的數(shù)值代入公式計算得到應力。

2.材料的彈性模量E=200GPa，拉伸應變ε=0.01，求材料的應力。

答案：應力σ=Eε=200GPa0.01=2MPa

解題思路：應力計算公式為σ=Eε，其中E為彈性模量，ε為應變。將給定的數(shù)值代入公式計算得到應力。

3.一梁承受均布荷載，長度為2m，求跨中彎矩。

答案：跨中彎矩M=(ql2)/8=(1kN/m2m2)/8=0.25kN·m

解題思路：跨中彎矩計算公式為M=(ql2)/8，其中q為均布荷載，l為梁的長度。將給定的數(shù)值代入公式計算得到跨中彎矩。

4.某簡支梁，受到一集中荷載，作用在梁的中間位置，求支座反力。

答案：支座反力F=P/2=100kN/2=50kN

解題思路：簡支梁支座反力計算公式為F=P/2，其中P為集中荷載。將給定的數(shù)值代入公式計算得到支座反力。

5.計算一個直徑為200mm的圓截面鋼桿在拉力F=500kN作用下的應力。

答案：應力σ=F/(π(d/2)2)=500,000N/(π(0.2m/2)2)≈318.3MPa

解題思路：應力計算公式為σ=F/(π(d/2)2)，其中F為拉力，d為鋼桿直徑。將給定的數(shù)值代入公式計算得到應力。

6.一結構構件在水平力F=300kN和豎直力Fy=200kN的作用下，求該結構的內力。

答案：內力N=Fx=Fy=300kN

解題思路：在水平力作用下，結構構件的軸力等于水平力；在豎直力作用下，結構構件的軸力等于豎直力。因此，內力N等于水平力Fx和豎直力Fy。

7.計算一個簡支梁在荷載P=100kN的作用下的最大彎矩。

答案：最大彎矩M=(Pl)/4=(100kN2m)/4=50kN·m

解題思路：簡支梁最大彎矩計算公式為M=(Pl)/4，其中P為