工程力学第11章答案.doc

第11章 强度失效分析与设计准则 111 对于建立材料在一般应力状态下的失效判据与设计准则，试选择如下合适的论述。 （A）逐一进行试验，确定极限应力； （B）无需进行试验，只需关于失效原因的假说； （C）需要进行某些试验，无需关于失效原因的假说；习题11-2、11-3图 （D）假设失效的共同原因，根据简单试验结果。正确答案是 D 。 112 对于图示的应力状态（）若为脆性材料，试分析失效可能发生在： （A）平行于x轴的平面； （B）平行于z轴的平面； （C）平行于Oyz坐标面的平面； （D）平行于Oxy坐标面的平面。正确答案是 C 。 113 对于图示的应力状态，若，且为韧性材料，试根据最大切应力准则，失效可能发生在： （A）平行于y轴、其法线与x轴的夹角为45的平面，或平行于x轴、其法线与y轴的夹角为45的平面内； （B）仅为平行于y轴、法线与z轴的夹角为45的平面； （C）仅为平行于z轴、其法线与x轴的夹角为45的平面； （D）仅为平行于x轴、其法线与y轴的夹角为45的平面。正确答案是 A 。114 承受内压的两端封闭的圆柱状薄壁容器，由脆性材料制成。试分析因压力过大表面出现裂纹时，裂纹的可能方向是： （A）沿圆柱纵向； （B）沿与圆柱纵向成45角的方向； （C）沿圆柱环向； （D）沿与圆柱纵向成30角的方向。正确答案是 A 。习题11-5图 115 构件中危险点的应力状态如图所示。试选择合适的准则对以下两种情形作强度校核： 1构件为钢制 = 45MPa，= 135MPa，= 0，= 0， 拉伸许用应力= 160MPa。 2构件材料为铸铁 = 20MPa，= 25MPa，= 30MPa，= 0，= 30MPa。 解：1强度满足。 2强度满足。 116 对于图示平面应力状态，各应力分量的可能组合有以下几种情形，试按最大切应力准则和形状改变比能准则分别计算此几种情形下的计算应力。 1= 40MPa，= 40 MPa，= 60 MPa； 2= 60MPa，MPa，MPa； 3MPa，= 50 MPa，= 0；习题11-6图 4= 0，= 0，= 45 MPa。 解：1 = 100 MPa，= 0，MPa MPa MPa 2 = 70.6 MPa，= 0，MPa MPa MPa 3 = 50 MPa，= 0，MPa ；MPa MPa 4 MPa， = 45 MPa，= 0，MPa MPa MPa（MPa）习题11-7、11-8图 117 钢制零件上危险点的平面应力状态如图所示。已知材料的屈服应力= 330MPa。试按最大切应力准则，确定下列情形下是否发生屈服，并对于不屈服的情形确定它们的安全因数。 1= 207 MPa； 2= 248 MPa； 3= 290 MPa。 解：1= 207 MPa = 0，MPa，MPa MPa 2 = 248 MPa； = 0，MPa，MPa MPa 3 = 290 MPa。 = 0，MPa，MPa MPa 118 试根据形状改变比能准则，重解习题117。 解：1MPa 2 MPa 3 MPa习题11-9、11-10图 119 钢制构件上危险点的平面应力状态如图所示。已知材料的屈服应力为= 300 MPa。试按形状改变比能准则，确定下列情形下是否发生屈服，并对于不发生屈服的情形确定它们的安全因数。 1= 60 MPa； 2= 120 MPa； 3= 130 MPa。 解：1= 60 MPa = 268 MPa，= 112 MPa，= 0 MPa 2= 120 MPa = 320 MPa，= 60 MPa，= 0 MPa 3= 130 MPa = 329 MPa，= 51 MPa，= 0 MPa 1110 试根据最大切应力准则重解习题119。 解：1MPa 2 = 320 MPa3 = 329 MPa 1111 铝合金制成的零件上危险点处的平面应力状态如图所示。材料的屈服应力= 250MPa。试按下列准则分别确定其安全因数。 1最大切应力准则； 2形状改变比能准则。习题11-11图 解： = 144 MPa，= 66 MPa，= 0 1 = 144 MPa 2 1112 铝合金制成的零件上危险点的平面应力状态如图所示。已知材料的屈服应力= 250MPa。试按下列准则分别确定其安全因数。 1形状改变比能准则；习题11-12图 2最大切应力准则。 解： = 128.2 MPa，MPa，= 0 1 MPa 2 =166.4 MPa 1113 铝合金制成的零件上某一点处的平面应力状态如图所示，其屈服应力= 280MPa。试按最大切应力准则确定。 1屈服时的的代数值； 2安全因数为1.2时的值。习题11-13图 解：1设： = 0 得 = 230 MPa 设： = 0 得 MPa = 230 MPa或MPa 2解：，= 168 MPa 或 ，MPa = 168 MPa或MPa 1114 两种应力状态分别如图a和b所示，若二者的、数值分别相等，且。试： 1应用最大切应力准则分别计算两种情形下的计算应力； 2应用形状改变比能准则，判断何者较易发生屈服，并写出它们的设计准则。习题11-14图 解：1（a） （b）， ， 2（a） （b） 用形状改变比能，相当应力相同。 1115 薄壁圆柱形锅炉容器的平均直径为1250mm，最大内压强为23个大气压（1个大气压0.1MPa），在高温下工作时材料的屈服应力= 182.5MPa。若规定安全因数为1.8，试按最大切应力准则设计容器的壁厚。习题11-15解图 解：， 壁厚：mm 1116 平均直径D = 1.8m、壁厚= 14mm的圆柱形容器，承受内压作用。若已知容器为钢制，其屈服应力= 400MPa，要求安全因数ns = 6.0。试分别应用以下准则确定此容器所能承受的最大内压力。 1用最大切应力准则； 2用形状改变比能准则。 解：， 1 MPa 2 ， MPa