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1 暨南大學力學與建筑工程學院“建筑與土木工程”工程碩士入學考試 《工程力學》考試大綱 目 錄 I. 考察目標 II. 考試形式和試卷結構 III. 考察范圍 IV. 試題示例 V.參考資料 I. 考察目標 《工程力學》考試內容涵蓋了“靜力學”和“材料力學”的部分內容。靜力學部分包括各種力 系的等效簡化和平衡規律、常見約束和約束反力分析及簡單分離體與受力圖等。材料力學部分包括 桿件在四種基本變形(拉壓、剪切、彎曲、扭轉)及其組合下的強度、剛度及壓桿穩定性計算。要 求考生對工程力學中的基本概念、假設和結論有正確的理解,基本了解工程力學應用的工程背景, 具有將一般構件簡化為力學簡圖的分析能力。熟練掌握處理桿類構件或零件強度、剛度及穩定性等 力學問題的基本方法,并具有比較熟練的計算能力與一定的設計能力。 II. 考試形式和試卷結構 一、試卷滿分及考試時間 本試卷滿分為 150 分,考試時間為 180 分鐘。 二、答題方式 閉卷,筆試。 三、試卷內容結構 靜力學基礎 15 分 2 力系簡化和平衡規律 25 分 桿件拉壓變形 10 分 桿件剪切變形 20 分 桿件扭轉變形 20 分 桿件彎曲變形 30 分 組合變形 10 分 應力分析和強度理論 10 分 壓桿穩定 10 分 四、試卷結構 填空題 10 分(5 小題,每題 2 分) 單項選擇題 10 分(5 小題,每題 2 分) 簡答題 40 分 綜合應用題 90 分 III. 考察范圍 靜力學基礎 [考察目標] 掌握靜力學的基本概念,靜力學公理的內容及應用,物體的受力分析。 [考察范圍] 一、 靜力學的基本概念:剛體、質點。 二、 靜力學的研究對象和范圍。 三、 靜力學基本原理:二力平衡原理、加減平衡力學原理等。。 力系簡化與平衡規律 [考察目標] 掌握物體的受力分析、力系的等效簡化、力系的平衡條件及其應用;掌握常見約束和約束反力 分析方法,并能畫出簡單分離體的受力圖。 [考察范圍] 一、 工程中的常見約束與約束反力。 二、 簡單分離體的受力圖畫法。 三、 力系的平衡條件與平衡方法。 3 桿件軸向拉伸與壓縮 [考察目標] 掌握軸向拉伸與壓縮的概念,軸向拉壓桿件的內力和應力計算。了解金屬材料拉伸和壓縮時的 力學性能,安全系數與許用應力。熟練掌握拉壓桿件的強度計算,及軸向拉伸與壓縮時桿件的縱向 變形、線應變、橫向變形計算。 [考察范圍] 一、 桿件軸向拉伸與壓縮的概念、直桿橫截面上的內力和應力計算。 二、 金屬(低碳鋼與鑄鐵)材料拉伸和壓縮時的力學性能。 三、 失效和安全系數,拉壓桿件的強度設計與校核。 四、 軸向拉伸與壓縮時桿件的縱向變形、橫向變形計算。 桿件或零件的剪切變形 [考察目標] 理解剪切和擠壓概念;掌握剪切和擠壓的實用計算方法。 [考察范圍] 一、 剪切和擠壓概念。 二、 連接件的強度設計與校核。 等圓截面桿的扭轉變形 [考察目標] 理解純剪切、剪切應力、剪切應變、極慣性矩和抗扭截面模量等概念,以及切應力互等定理和 剪切虎克定律等;掌握扭矩的計算方法和扭矩圖的作法;掌握等圓截面干的扭轉應力與扭轉變形分 析;掌握等圓截面桿的扭轉強度和剛度設計與校核。 [考察范圍] 一、 扭轉的概念,功率、轉速和外力偶的關系,扭矩的計算和扭矩圖的作法。 二、 純剪切、切應變、切應力互等定理、剪切虎克定律。 三、 等圓截面桿扭轉剪切應力的計算,及剪切強度分析。 四、 等圓截面桿的扭轉變形分析與扭轉剛度計算。 梁的彎曲內力 [考察目標] 理解平面彎曲、剪力和彎矩的概念;了解靜定梁的基本形式;掌握梁指定截面的剪力和彎矩的 求法;掌握梁剪力圖和彎矩圖的作法;掌握剪力、彎矩和分布載荷集度的微分關系及其應用。 [考察范圍] 4 一、 平面彎曲的概念,靜定梁的分類。 二、 剪力方程和彎矩方程。 三、 用分布荷截、剪力、彎矩的微分關系作內力圖。 梁的彎曲應力 [考察目標] 掌握純彎曲梁的正應力公式,彎矩和撓度曲線曲率半徑的關系;理解抗彎截面模量,抗彎剛度 的概念;了解梁彎曲切應力的分布;掌握梁的強度計算;理解提高彎曲強度的措施。 [考察范圍] 一、 純彎曲梁的正應力公式的推導。 二、 橫力彎曲梁的正應力強度計算。 三、 梁的切應力強度計算。 四、 提高梁承載能力的措施。 梁的彎曲變形 [考察目標] 掌握撓度和轉角的概念,撓曲線的近似微分方程;掌握積分法、疊加法計算梁指定截面的撓度 和轉角;了解提高梁剛度的措施。 [考察范圍] 一、 梁指定截面撓度和轉角的概念,梁撓曲線近似微分方程。 二、 用積分法求梁的變形。 三、 疊加法求梁的變形。 四、 梁的剛度校核,提高梁彎曲剛度的措施。 應力狀態和強度理論 [考察目標] 理解應力狀態,主應力和主平面的概念,掌握平面應力狀態分析的解析法和圖解法;理解最大 切應力,廣義虎克定律,體積應變,彈性比能,體積改變能密度、畸變能密度和強度理論的基本概 念;掌握脆性材料和塑性材料的不同破壞形式;掌握第一、二、三、四強度理論的觀點、強度條件 及其適用范圍。 [考察范圍] 一、應力狀態的概念。 二、平面應力的應力狀態分析:解析法、圖解法。 三、廣義虎克定律。 四、強度理論的概念,脆性材料和塑性材料的不同破壞形式。 5 五、第一、二、三、四強度理論及其應用。 桿件的組合變形 [考察目標] 理解組合變形的概念與實例。掌握拉(或壓)彎組合變形、斜彎曲變形的應力與強度計算。 [考察范圍] 一、 拉伸(壓縮)與彎曲的組合。 二、 兩個相互垂直平面的彎曲。 三、 扭轉與彎曲的組合。 壓桿穩定性 [考察目標] 理解壓桿彈性平衡穩定性的概念。掌握細長壓桿的臨界載荷-歐拉公式、超過比例極限時壓桿 的臨界力經驗公式,了解臨界應力總圖。掌握壓桿穩定性設計的步驟,理解提高壓桿穩定性的措施。 [考察范圍] 一、 壓桿穩定的概念。 二、 細長壓桿臨界力的歐拉公式。 三、 歐拉公式的適用范圍,臨界應力總圖。 四、 壓桿穩定的實用計算。 五、 提高壓桿穩定的措施。 IV. 試題示例 一、 填空題(共 5 小題,每題 2 分,共 10 分) 1. 工程力學中往往把結構抽象化為兩種計算模型:剛性模型和理想變形固體模型。所謂理想變形固 體,是將一般變形固體的材料性質加以理想化,并作出以下假設: ; ; 。 2. 結構或構件受外力作用時,在結構或構件各部分之間會產生相互作用力,稱為結構或構件的內力。 內力主要包括: 、 、 、 和 等形式。 3. 梁彎曲時的中性層是指: ;中性軸是 指: 。 4. 工程力學中分析桿件的拉壓、扭轉和彎曲時,都采用了“平截面假設”。平截面假設是 6 指: 。 5. 當單位荷載法的計算公式 F d M M x EI ? ? ? 滿足 、 、 和 等條件時,就可以直接采用圖乘法來代替。 二、 選擇題(共 5 小題,每小題 2 分,共 10 分) 1. 從力學的角度出發,構件要安全可靠工作必須滿足三方面的要求。以下哪個不屬于這些要求? ( ) A. 強度要求 B. 小變形要求 C. 剛度要求 D. 穩定性要求 2. 關于材料拉伸時的力學性能,說法不正確的是( ) A. 低碳鋼拉伸破壞前經歷了彈性階段、屈服階段、強化階段、局部變形階段; B. 鑄鐵拉伸破壞時沒有發生明顯的塑性變形; C. 屈服現象的特點是應變基本保持不變,而應力顯著增加; D. 在強化階段卸載后重新加載,低碳鋼的比例極限會提高。 3. 一多跨梁 AB(如圖所示),使所受的集中力 P 先后作用于 C 鉸的左側和右側,并分別作出其內力 圖,經過比較,得出( )的結論是正確的。 A、Q 和 M 圖均不同; B、Q 圖相同,M 圖不同; C、Q 圖不同,M 圖相同; D、Q 和 M 圖均相同。 4. 對于受剪切桿件的強度計算問題,說法正確的是( ) A. 僅需考慮剪切實用計算; B. 僅需考慮擠壓強度計算; C. 既要進行剪切強度計算又要進行擠壓強度計算。 5. 若將作用在簡支梁中央的集中力分散為靠近支座的兩個集中力(如圖所示),則此時梁所能承受 的集中力 P2 將增大為梁原來承受的集中力 P1 的( )倍。 A、0.5; B、1; C、2; D、4; A C B P a b 7 三、 簡答題(共 40 分) 1. 與靜定結構相比,超靜定結構具有哪些重要性質? 2. 簡述桿件的主要變形形式,及每種變形形式的受力特點。 …… 四、 綜合應用題(共 90 分) 1、 試用單位荷載法或圖乘法求解圖示懸臂梁自由端的豎向位移? 和中點轉角? 。 2、 試求如下圖所示多跨靜定梁的彎矩圖和剪力圖。 q ql l/2l/2l/2l 3、 圖示外伸梁由 22b 號工字鋼制成,材料的許用應力[? ] = 170MPa,忽略自重的影響,試校核梁的 正應力強度。 x b y h d C B 1m 100kN 100kN 1m 1m A 附:型鋼表 熱軋普通工字鋼(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——腿寬度;d——腰厚度; I——慣性矩;W——截面系數;i——慣性半徑; 4、 圖示懸臂梁受水平力 N8001 ?P 及鉛垂力 N16502 ?P 。梁橫截面為圓形, mm130?d 。試指 出危險點位置并求梁內的最大正應力。 ……. V.參考資料 [1] 《工程力學基礎》,陳傳堯主編,華中科技大學出版社,1999 年 [2] 《工程力學》,賈啟芬主編,天津大學出版社,2002 年 [3] 《工程力學》,杜建根主編,機械工業出版社,2002 年 [4] 《工程力學》,范欽珊主編,清華大學出版社,2012 年
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