第6卷 直杆的基本变形（三） 安徽省（分类招生和对口招生）《机械基础》（高教版·第3版） 单元过关卷

安徽省（分类招生和对口招生）装备制造类 《机械基础》（高教版·第3版） 直杆的基本变形（三） 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 构件在载荷作用下同时发生两种或两种以上的基本变形称（ ） A. 组合变形 B. 拉弯组合变形 C. 压弯组合变形 D. 弯扭组合变形 2. 在梁的弯曲过程中，梁的中性层（ ） A. 长度不变 B. 长度伸长 C. 长度缩短 D. 不能确定 3. 下列不属于组合变形的是（ ） A. 旋紧的螺栓 B. 建筑中的边柱不沿柱子轴线受力 C. 冲床在钢板上冲孔 D. 工作中的传动轴 4. 梁的弯曲刚度与什么因素有关( ) A. 材料的弹性模量 B. 截面的惯性矩 C. 梁的长度 D. 所有上述因素 5. 提高梁抗弯能力的措施不包括以下哪项？（ ） A. 增加梁的高度 B. 减小梁的宽度 C. 减小梁的厚度 D. 增加梁的长度 6. 金属材料在交变应力作用下发生断裂的现象称为（ ） A. 塑性断裂 B. 脆性断裂 C. 冲击断裂 D. 疲劳断裂 7. 图示三种截面的截面积相等，高度相同，试按其抗弯截面模量由大到小依次排列（ ） A. ABC B. CBA C. CAB D. BAC 8. 金属材料在交变应力作用下发生的破坏称为（ ） A. 塑性变形 B. 疲劳破坏 C. 韧性断裂 D. 脆性断裂 9. 下列哪种因素会提高材料的疲劳强度（ ） A. 表面粗糙度增加 B. 应力集中 C. 材料内部缺陷 D. 表面淬火 10. 金属材料在交变应力长期作用下，发生破坏的现象称为（ ） A. 弹性失效 B. 塑性失效 C. 疲劳失效 D. 冲击失效 11. 测定疲劳强度时，工程上规定钢铁材料的应力循环次数取（ ） A. 1 B. 1 C. 1 D. 10⁹ 12. 轴表面进行喷丸或辗轧的目的是（ ） A. 使尺寸精确 B. 降低应力集中的敏感性 C. 提高轴的耐蚀性 D. 美观 13. 在机械零件的失效中，大约有80%以上是属于_______破坏。（ ） A. 疲劳 B. 剪切 C. 拉断 D. 弯曲 14. 对于脆性材料（如铸铁），其许用应力通常以_____为基础确定。（ ） A. 弹性极限 B. 屈服极限 C. 比例极限 D. 强度极限 15. 在交变应力的作用下，零件的失效形式主要是（ ） A. 疲劳断裂 B. 断裂 C. 塑性变形 D. 弹性变形 16. 轴、齿轮、弹簧等需要承受交变载荷作用的零件，在选择材料时必须考虑的性能是（ ） A. 塑性 B. 硬度 C. 强度 D. 疲劳强度 17. 作疲劳试验时，试样承受的载荷为（ ） A. 静载荷 B. 冲击载荷 C. 动载荷 D. 交变载荷 18. 做疲劳强度试验时，试样承受的载荷为（ ） A. 静载荷 B. 冲击载荷 C. 交变载荷 D. 以上都不正确 19. 安全系数通常（ ） A. 小于1 B. 等于1 C. 大于1 D. 可为任意值 20. 构件在外力作用下的能力称为稳定性（ ） A. 不发生断裂 B. 保持原有平衡形态 C. 不发生变形 D. 保持静止 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 偏心拉伸是轴向拉伸与弯曲的组合变形。（ ） 22. 组合变形时，各基本变形的应力可以叠加（ ） 23. 轴的弯曲强度计算时，需考虑轴所受的弯矩和扭矩的联合作用。（ ） 24. 横截面相同的杆件，长度越长，抵抗弯曲变形的能力越大。（ ） 25. 梁横截面上若有剪力，最好将梁设计成变截面梁。（ ） 26. 从弯曲正应力强度考虑，在矩形、圆形及工字形截面中，以工字形截面最为合理。（ ） 27. 为了提高梁的抗弯能力，可将集中载荷变为均布载荷（ ） 28. 由于灰铸铁的抗压强度很低，不宜用作受压的杆件。（ ） 29. 提高构件的刚度，必然能提高其强度。（ ） 30. 细长压杆失稳时的应力可能低于材料的屈服极限。（ ） 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 提高梁抗弯强度的措施有哪些？ 32. 简述弯曲梁的内力图包括哪些内容，以及最大弯矩通常出现的位置。 33. 简述直杆发生弯曲变形时的受力特点、变形特征及强度校核依据。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某车辆板簧由多片不同长度的钢板叠装而成，并在车桥与车架之间承受交变载荷。请完成下列任务：（1）说明板簧属于哪类受弯构件；（2）说明其主要受力特点；（3）分析采用多片叠装的作用；（4）提出检查或维护板簧时应关注的两项内容。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $ 安徽省（分类招生和对口招生）装备制造类 《机械基础》（高教版·第3版） 直杆的基本变形（三） 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 构件在载荷作用下同时发生两种或两种以上的基本变形称（ ） A. 组合变形 B. 拉弯组合变形 C. 压弯组合变形 D. 弯扭组合变形 【答案】A 【解析】构件在载荷作用下，如果产生两种或两种以上的基本变形，这种变形称为组合变形。 选A 2. 在梁的弯曲过程中，梁的中性层（ ） A. 长度不变 B. 长度伸长 C. 长度缩短 D. 不能确定 【答案】A 【解析】梁的弯曲过程中，在受拉区和受压区之间存在一层既不伸长也不缩短的纵向纤维层,称为中性层。 3. 下列不属于组合变形的是（ ） A. 旋紧的螺栓 B. 建筑中的边柱不沿柱子轴线受力 C. 冲床在钢板上冲孔 D. 工作中的传动轴 【答案】C 【解析】组合变形是指杆件同时发生两种或两种以上基本变形。旋紧的螺栓通常同时承受拉伸和扭转；建筑中的边柱不沿柱轴线受力，属于偏心受压，即轴向压缩与弯曲的组合；传动轴通常同时承受扭转和弯曲。冲床在钢板上冲孔主要是剪切变形，不属于组合变形。因此选C。 4. 梁的弯曲刚度与什么因素有关( ) A. 材料的弹性模量 B. 截面的惯性矩 C. 梁的长度 D. 所有上述因素 【答案】D 【解析】梁的弯曲刚度与材料的弹性模量、截面的惯性矩以及梁的长度都有关系。 5. 提高梁抗弯能力的措施不包括以下哪项？（ ） A. 增加梁的高度 B. 减小梁的宽度 C. 减小梁的厚度 D. 增加梁的长度 【答案】D 【解析】提高梁抗弯能力的措施包括增加梁的高度、减小梁的宽度和厚度，但与增加长度无关。 6. 金属材料在交变应力作用下发生断裂的现象称为（ ） A. 塑性断裂 B. 脆性断裂 C. 冲击断裂 D. 疲劳断裂 【答案】D 【解析】金属材料在交变应力长期反复作用下，即使应力低于材料的静强度，也可能逐渐形成裂纹并扩展，最终发生断裂，这种断裂称为疲劳断裂。因此选C。塑性断裂、脆性断裂和冲击断裂分别是按断裂特征或载荷方式划分的其他断裂形式。 7. 图示三种截面的截面积相等，高度相同，试按其抗弯截面模量由大到小依次排列（ ） A. ABC B. CBA C. CAB D. BAC 【答案】B 8. 金属材料在交变应力作用下发生的破坏称为（ ） A. 塑性变形 B. 疲劳破坏 C. 韧性断裂 D. 脆性断裂 【答案】B 【解析】疲劳破坏是金属材料在交变应力作用下，经过一定循环次数后发生的断裂现象；塑性变形是材料产生永久变形但未断裂；韧性断裂和脆性断裂是材料在静载荷下的不同断裂方式 。 9. 下列哪种因素会提高材料的疲劳强度（ ） A. 表面粗糙度增加 B. 应力集中 C. 材料内部缺陷 D. 表面淬火 【答案】D 【解析】表面淬火可提高材料表层硬度，并在表层形成有利的残余压应力，从而抑制疲劳裂纹的萌生和扩展，提高材料的疲劳强度。表面粗糙度增加、应力集中和材料内部缺陷都会促进疲劳裂纹产生，降低疲劳强度。因此选C。 10. 金属材料在交变应力长期作用下，发生破坏的现象称为（ ） A. 弹性失效 B. 塑性失效 C. 疲劳失效 D. 冲击失效 【答案】C 【解析】金属材料在交变应力长期反复作用下，逐渐产生裂纹并最终发生破坏的现象称为疲劳失效。因此选C。弹性失效、塑性失效和冲击失效均不能准确表示交变应力长期作用造成的这种破坏现象。 11. 测定疲劳强度时，工程上规定钢铁材料的应力循环次数取（ ） A. 1 B. 1 C. 1 D. 10⁹ 【答案】B 【解析】对于钢铁材料，在测定疲劳强度时，工程上通常将应力循环次数达到107次作为条件疲劳极限的规定循环次数。达到或超过该循环次数而不发生破坏时，所对应的应力可作为材料的疲劳强度。因此选B。 12. 轴表面进行喷丸或辗轧的目的是（ ） A. 使尺寸精确 B. 降低应力集中的敏感性 C. 提高轴的耐蚀性 D. 美观 【答案】B 【解析】轴表面进行喷丸或辗轧，可使表层产生塑性变形并形成残余压应力，改善表面组织状态，抑制疲劳裂纹的萌生和扩展，从而降低材料对应力集中的敏感性并提高疲劳强度。因此选B。 13. 在机械零件的失效中，大约有80%以上是属于_______破坏。（ ） A. 疲劳 B. 剪切 C. 拉断 D. 弯曲 【答案】A 【解析】机械零件通常承受随时间变化的载荷，疲劳裂纹可在较低应力下逐步萌生、扩展并导致零件破坏。据工程统计，机械零件失效中约有80%以上属于疲劳破坏。因此选C。 14. 对于脆性材料（如铸铁），其许用应力通常以_____为基础确定。（ ） A. 弹性极限 B. 屈服极限 C. 比例极限 D. 强度极限 【答案】D 【解析】脆性材料无明显屈服阶段，断裂是其失效标志，故以强度极限（断裂时的最大应力）作为极限应力，再除以安全系数得到许用应力。 15. 在交变应力的作用下，零件的失效形式主要是（ ） A. 疲劳断裂 B. 断裂 C. 塑性变形 D. 弹性变形 【答案】A 【解析】交变应力具有反复变化的特点，零件在长期循环载荷作用下容易产生疲劳裂纹，裂纹不断扩展后最终发生疲劳断裂。因此在交变应力作用下，零件的主要失效形式是疲劳断裂，选C。 16. 轴、齿轮、弹簧等需要承受交变载荷作用的零件，在选择材料时必须考虑的性能是（ ） A. 塑性 B. 硬度 C. 强度 D. 疲劳强度 【答案】D 【解析】轴、齿轮、弹簧等零件承受交变载荷时，主要发生疲劳破坏。材料抵抗疲劳破坏的能力用疲劳强度表示，因此选择材料时必须重点考虑疲劳强度。塑性、硬度和一般强度虽也可能影响零件性能，但不是该条件下最直接的性能指标。因此选D。 17. 作疲劳试验时，试样承受的载荷为（ ） A. 静载荷 B. 冲击载荷 C. 动载荷 D. 交变载荷 【答案】D 【解析】疲劳强度（疲劳极限）是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不被破坏的最大应力。 18. 做疲劳强度试验时，试样承受的载荷为（ ） A. 静载荷 B. 冲击载荷 C. 交变载荷 D. 以上都不正确 【答案】C 【解析】疲劳强度试验用于研究材料在反复变化的载荷作用下抵抗疲劳破坏的能力，试样承受的是按一定规律反复变化的交变载荷。因此选C。静载荷和冲击载荷不能反映材料在循环应力作用下的疲劳性能。 19. 安全系数通常（ ） A. 小于1 B. 等于1 C. 大于1 D. 可为任意值 【答案】C 【解析】安全系数是极限应力与许用应力的比值，即n=极限应力/许用应力。由于许用应力必须小于材料或构件的极限承载能力，安全系数通常取大于1的数值。因此选C。 20. 构件在外力作用下的能力称为稳定性（ ） A. 不发生断裂 B. 保持原有平衡形态 C. 不发生变形 D. 保持静止 【答案】B 【解析】稳定性是构件在外力作用下保持原有平衡形态的能力。当外力增大到一定程度时，构件可能发生失稳，突然偏离原有平衡状态。因此选B。稳定性不同于强度，强度主要表示构件抵抗破坏或过大塑性变形的能力。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 偏心拉伸是轴向拉伸与弯曲的组合变形。（ ） 【答案】正确 【解析】偏心拉伸是拉力的作用线与杆件轴线平行但不重合的受力情况。偏心拉力可分解为通过截面形心的轴向拉力和使杆件弯曲的力矩，因此偏心拉伸属于轴向拉伸与弯曲的组合变形。题述正确。 22. 组合变形时，各基本变形的应力可以叠加（ ） 【答案】正确 【解析】在材料处于线弹性状态、变形较小且满足线性叠加条件时，组合变形截面上各基本变形产生的应力可以按代数方式叠加，得到总应力。因此题述在通常的组合变形计算条件下正确。若材料进入塑性阶段或存在明显非线性，则不能简单采用线性叠加。 23. 轴的弯曲强度计算时，需考虑轴所受的弯矩和扭矩的联合作用。（ ） 【答案】错误 【解析】弯曲强度计算仅考虑弯矩（纯弯曲或横向力产生的弯矩）；弯矩和扭矩联合作用需用当量弯矩计算强度，表述错误。 24. 横截面相同的杆件，长度越长，抵抗弯曲变形的能力越大。（ ） 【答案】错误 【解析】横截面相同的杆件，长度越长抵抗弯曲变形的能力越小。 25. 梁横截面上若有剪力，最好将梁设计成变截面梁。（ ） 【答案】正确 【解析】横截面上有剪力时，梁上的弯矩图是直线段，各个截面的弯矩不相等，采用变截面梁，使各个截面的抗弯强度相等，可以节省材料，减轻重量，最大限度地提高材料的利用率。 26. 从弯曲正应力强度考虑，在矩形、圆形及工字形截面中，以工字形截面最为合理。（ ） 【答案】正确 【解析】工字形截面抗弯截面系数较大，能有效提高弯曲正应力强度，比矩形和圆形更合理，正确。 27. 为了提高梁的抗弯能力，可将集中载荷变为均布载荷（ ） 【答案】正确 【解析】在总载荷及支承条件相近的情况下，将集中载荷合理地分散为均布载荷，通常可减小梁的最大弯矩，使弯曲正应力降低，从而提高梁的抗弯承载能力。因此题述正确。但实际效果还取决于载荷大小、作用位置和支承条件。 28. 由于灰铸铁的抗压强度很低，不宜用作受压的杆件。（ ） 【答案】错误 【解析】灰铸铁的抗拉强度较低、塑性较差，但其抗压强度较高，通常适合承受压应力。因此不能因为灰铸铁抗压强度低而认为不宜用作受压杆件；题干中的原因判断错误，故应选“错误”。 29. 提高构件的刚度，必然能提高其强度。（ ） 【答案】错误 【解析】刚度和强度是不同指标，例如空心截面可提高刚度（惯性矩大），但可能因壁厚过薄降低强度（局部失稳） 30. 细长压杆失稳时的应力可能低于材料的屈服极限。（ ） 【答案】正确 【解析】细长压杆在轴向压力作用下可能先发生整体失稳，其临界应力由杆件的长度、截面尺寸、支承条件和材料弹性模量等因素决定。对于细长压杆，欧拉临界应力可能低于材料的屈服极限，因此构件会在材料尚未屈服时先失稳。题述正确。 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 提高梁抗弯强度的措施有哪些？ 【答案】（1）降低最大弯矩； （2）选择合理的截面形状； （3）采用等强度梁。 【解析】提高梁抗弯强度的措施主要有： （1）降低最大弯矩。可通过合理布置支承、缩短跨度、改变载荷作用位置或将集中载荷合理分散等方式，减小梁所承受的最大弯矩。 （2）选择合理的截面形状。在截面面积和材料用量相近时，应尽量增大截面抵抗矩，使材料分布在远离中性轴的位置，从而提高抗弯能力。 （3）采用等强度梁。根据梁各截面弯矩的变化合理改变截面尺寸，使各截面的弯曲应力接近相等，在充分利用材料的同时减轻梁的重量并提高承载效率。 32. 简述弯曲梁的内力图包括哪些内容，以及最大弯矩通常出现的位置。 【答案】弯曲梁内力图主要包括剪力图和弯矩图，用以反映沿梁长度方向剪力和弯矩的变化；最大弯矩常出现在剪力为零处、集中力作用处或荷载变化处，应结合剪力图和边界条件判断。 33. 简述直杆发生弯曲变形时的受力特点、变形特征及强度校核依据。 【答案】（1）直杆主要受到垂直于杆轴线的横向力或力偶作用。（2）杆的轴线由直线变为曲线，横截面发生转动，杆件产生弯曲变形。（3）弯曲强度校核应根据危险截面上的最大弯曲正应力进行，其数值不得超过材料的许用弯曲应力。 【解析】直杆在横向力或力偶作用下会产生弯曲，杆轴线发生弯曲，截面上通常产生弯曲正应力。判断其是否安全时，应将危险截面的最大弯曲正应力与材料的许用弯曲应力进行比较。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某车辆板簧由多片不同长度的钢板叠装而成，并在车桥与车架之间承受交变载荷。请完成下列任务：（1）说明板簧属于哪类受弯构件；（2）说明其主要受力特点；（3）分析采用多片叠装的作用；（4）提出检查或维护板簧时应关注的两项内容。 【答案】（1）板簧属于受弯梁，通常可视作变截面或组合梁。（2）工作时主要承受弯曲载荷和交变应力。（3）多片叠装可提高承载能力、改善应力分布并具有一定减振作用。（4）应检查裂纹、松动、片间磨损和锈蚀，并保持紧固和润滑或防腐状态符合要求。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $