工程力学天津大学答案（共7篇）
工程力学天津大学答案 篇1
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工程流体力学水力学实验报告 实验一 流体静力学实验
实验原理
在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程
或
(1.1)
式中： z被测点在基准面的相对位置高度；
p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；
p0水箱中液面的表面压强；
γ液体容重；
h被测点的液体深度。
另对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系：
(1.2)据此可用仪器（不用另外尺）直接测得S0。实验分析与讨论
1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？
测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。2.当PB<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。，相应容器的真空区域包括以下三部分：
(1)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。
(2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。(3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ0。
最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。
4.如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？
设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算
式中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。常温(t=20℃)的水，=7.28dyn/mm，=0.98dyn/mm。水与玻璃的浸润角很小，可认为cosθ=1.0。于是有
(h、d单 位 为mm)
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一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。另外，当水质不洁时，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时，浸润角较大，其h较普通玻璃管小。
如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。
5.过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面？哪一部分液体是同一等压面？
不全是等压面，它仅相对管1、2及水箱中的液体而言，这个水平面才是等压面。因为只有全部具备下列5个条件的平面才是等压面：（1）重力液体；（2）静止；（3）连通；（4）连通介质为同一均质液体；（5）同一水平面。而管5与水箱之间不符合条件（4），因此，相对管5和水箱中的液体而言，该水平面不是等压面。
6.用图1.1装置能演示变液位下的恒定流实验吗？
关闭各通气阀门，开启底阀，放水片刻，可看到有空气由c进入水箱。这时阀门的出流就是变液位下的恒定流。因为由观察可知，测压管1的液面始终与c点同高，表明作用于底阀上的总水头不变，故为恒定流动。这是由于液位的降低与空气补充使箱体表面真空度的减小处于平衡状态。医学上的点滴注射就是此原理应用的一例，医学上称之为马利奥特容器的变液位下恒定流。
7.该仪器在加气增压后，水箱液面将下降而测压管液面将升高H，实验时，若以P0=0时的水箱液面作为测量基准，试分析加气增压后，实际压强（H+δ）与视在压强H的相对误差值。本仪器测压管内径为0.8cm，箱体内径为20cm。
加压后，水箱液面比基准面下降了，而同时测压管1、2的液面各比基准面升高了H，由水量平衡原理有
则
本实验仪
d=0.8cm, D=20cm, 故
H=0.0032 于是相对误差有
因而可略去不计。
其实，对单根测压管的容器若有D/d10或对两根测压管的容器D/d7时，便可使0.01。
实验二 不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺利方程）实验
实验原理
在实验管路中沿管内水流方向取n个过断面。可以列出进口断面(1)至另一断面(i)的能量方程式(i=2,3,„„,n)
取a1=a2=„an=1，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出值，测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速v及，从而即可得到各断面测管水头和总水头。
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成果分析及讨论
1.测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？
测压管水头线（P-P）沿程可升可降，线坡JP可正可负。而总水头线（E-E）沿程只降不升，线坡J恒为正，即J>0。这是因为水在流动过程中，依据一定边界条件，动能和势能可相互转换。测点5至测点7，管收缩，部分势能转换成动能，测压管水头线降低，Jp>0。测点7至测点9，管渐扩，部分动能又转换成势能，测压管水头线升高，JP<0。而据能量方程E1=E2+hw1-2, hw1-2为损失能量，是不可逆的，即恒有hw1-2>0，故E2恒小于E1，（E-E）线不可能回升。(E-E)线下降的坡度越大，即J越大，表明单位流程上的水头损失越大，如图2.3的渐扩段和阀门等处，表明有较大的局部水头损失存在。2.流量增加，测压管水头线有何变化？为什么？ 有 如 下 二 个 变 化 ：
（1）流量增加，测压管水头线（P-P）总降落趋势更显著。这是因为测压管水头，任一断面起始时的总水头E及管道过流断面面积A为定值时，Q增大，就增大，则必减小。而且随流量的增加阻力损失亦增大，管道任一过水断面上的总水头E相应减小，故的减小更加显著。
（2）测压管水头线（P-P）的起落变化更为显著。因为对于两个不同直径的相应过水断面有
式中为两个断面之间的损失系数。管中水流为紊流时，接近于常数，又管道断面为定值，故Q增大，H亦增大，（P-P）线的起落变化就更为显著。
3.测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题？
测点2、3位于均匀流断面（图2.2），测点高差0.7cm，HP=
均为37.1cm（偶有毛细影响相差0.1mm），表明均匀流同断面上，其动水压强按静水压强规律分布。测点10、11在弯管的急变流断面上，测压管水头差为7.3cm，表明急变流断面上离心惯性力对测压管水头影响很大。由于能量方程推导时的限制条件之一是“质量力只有重力”，而在急变流断面上其质量力，除重力外，尚有离心惯性力，故急变流断面不能选作能量方程的计算断面。在绘制总水头线时，测点10、11应舍弃。4.试问避免喉管（测点7）处形成真空有哪几种技术措施？分析改变作用水头（如抬高或降低水箱的水位）对喉管压强的影响情况。
下述几点措施有利于避免喉管（测点7）处真空的形成：（1）减小流量，（2）增大喉管管径，（3）降低相应管线的安装高程，（4）改变水箱中的液位高度。
显然（1）、（2）、（3）都有利于阻止喉管真空的出现，尤其（3）更具有工程实用意义。因为若管系落差不变，单单降低管线位置往往就可完全避免真空。例如可在水箱出口接一下垂90弯管，后接水平段，将喉管的高程降至基准高程0—0，比位能降至零，比压能p/γ得以增大（Z），从而可能避免点7处的真
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空。至于措施（4）其增压效果是有条件的，现分析如下： 当作用水头增大h时，测点7断面上
值可用能量方程求得。
取基准面及计算断面1、2、3，计算点选在管轴线上（以下水柱单位均为cm）。于是由断面1、2的能量方程（取a2=a3=1）有
(1)因hw1-2可表示成此处c1.2是管段1-2总水头损失系数，式中e、s分别为进口和渐缩局部损失系数。又由连续性方程有
故式（1）可变为
(2)式中可由断面1、3能量方程求得，即
(3)由此得
(4)代入式(2)有(Z2+P2/γ)随h递增还是递减，可由(Z2+P2/γ)加以判别。因
(5)若1-[(d3/d2)4+c1.2]/(1+c1.3)>0，则断面2上的(Z+p/γ)随h同步递增。反之，则递减。文丘里实验为递减情况，可供空化管设计参考。
在实验报告解答中，d3/d2=1.37/1，Z1=50，Z3=-10，而当h=0时，实验的(Z2+P2/γ)=6，将各值代入式(2)、(3)，可得该管道阻力系数分别为c1.2=1.5，c1.3=5.37。再将其代入式(5)得
表明本实验管道喉管的测压管水头随水箱水位同步升高。但因(Z2+P2/γ)接近于零，故水箱水位的升高对提高喉管的压强（减小负压）效果不显著。变水头实验可证明该结论正确。
5.由毕托管测量显示的总水头线与实测绘制的总水头线一般都有差异，试分析其原因。
与毕托管相连通的测压管有1、6、8、12、14、16和18管，称总压管。总压管液面的连续即为毕托
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管测量显示的总水头线，其中包含点流速水头。而实际测绘的总水头是以实测的值加断面平均流速水头v2/2g绘制的。据经验资料，对于园管紊流，只有在离管壁约0.12d的位置，其点流速方能代表该断面的平均流速。由于本实验毕托管的探头通常布设在管轴附近，其点流速水头大于断面平均流速水头，所以由毕托管测量显示的总水头线，一般比实际测绘的总水线偏高。
因此，本实验由1、6、8、12、14、16和18管所显示的总水头线一般仅供定性分析与讨论，只有按实验原理与方法测绘总水头线才更准确。
实验三 不可压缩流体恒定流动量定律实验
实验原理
恒定总流动量方程为
取脱离体，因滑动摩擦阻力水平分离
即
式中：
hc——作用在活塞形心处的水深；
D——活塞的直径；
Q——射流流量；
V1x——射流的速度；
β1——动量修正系数。
实验中，在平衡状态下，只要测得Q流量和活塞形心水深hc，由给定的管嘴直径d和活塞直径D，代入上式，便可验证动量方程，并率定射流的动量修正系数β1值。其中，测压管的标尺零点已固定在活塞的园心处，因此液面标尺读数，即为作用在活塞园心处的水深。实验分析与讨论
1、实测β与公认值(β=1.02～1.05)符合与否？如不符合，试分析原因。
实测β=1.035与公认值符合良好。(如不符合，其最大可能原因之一是翼轮不转所致。为排除此故障，可用4B铅笔芯涂抹活塞及活塞套表面。)
2、带翼片的平板在射流作用下获得力矩，这对分析射流冲击无翼片的平板沿x方向的动量力有无影响？为什么？
无影响。
因带翼片的平板垂直于x轴，作用在轴心上的力矩T，是由射流冲击平板是，沿yz平面通过翼片造成动量矩的差所致。即
式中
Q——射流的流量；
Vyz1——入流速度在yz平面上的分速；
Vyz2——出流速度在yz平面上的分速；
α1——入流速度与圆周切线方向的夹角，接近90°；
α2——出流速度与圆周切线方向的夹角；
r1,2——分别为内、外圆半径。，可忽略不计，故x方向的动量方程化为
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该式表明力矩T恒与x方向垂直，动量矩仅与yz平面上的流速分量有关。也就是说平板上附加翼片后，尽管在射流作用下可获得力矩，但并不会产生x方向的附加力，也不会影响x方向的流速分量。所以x方向的动量方程与平板上设不设翼片无关。
3、通过细导水管的分流，其出流角度与V2相同，试问对以上受力分析有无影响？ 无影响。
当计及该分流影响时，动量方程为
即
该式表明只要出流角度与V1垂直，则x方向的动量方程与设置导水管与否无关。
4、滑动摩擦力为什么可以忽略不记？试用实验来分析验证的大小，记录观察结果。(提示：平衡时，向测压管内加入或取出1mm左右深的水，观察活塞及液位的变化)
因滑动摩擦力<5墸，故可忽略而不计。
如第三次实验，此时hc=19.6cm，当向测压管内注入1mm左右深的水时，活塞所受的静压力增大，约为射流冲击力的5。假如活动摩擦力大于此值，则活塞不会作轴向移动，亦即hc变为9.7cm左右，并保持不变，然而实际上，此时活塞很敏感地作左右移动，自动调整测压管水位直至hc仍恢复到19.6cm为止。这表明活塞和活塞套之间的轴向动摩擦力几乎为零，故可不予考虑。
5、V2x若不为零，会对实验结果带来什么影响？试结合实验步骤7的结果予以说明。
按实验步骤7取下带翼轮的活塞，使射流直接冲击到活塞套内，便可呈现出回流与x方向的夹角α大于90°(其V2x不为零)的水力现象。本实验测得135°，作用于活塞套圆心处的水深hc’=29.2cm，管嘴作用水头H0=29.45cm。而相应水流条件下，在取下带翼轮的活塞前，V2x=0，hc=19.6cm。表明V2x若不为零，对动量立影响甚大。因为V2x不为零，则动量方程变为
(1)就是说hc’随V2及α递增。故实验中hc’> hc。
实际上，hc’随V2及α的变化又受总能头的约束，这是因为由能量方程得
(2)而
所以
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从式(2)知，能量转换的损失实验原理 较小时，实验四 毕托管测速实验
（4.1）
式中：u－毕托管测点处的点流速；
c－毕托管的校正系数；
－毕托管全压水头与静水压头差。
(4.2)
(4.3)
联解上两式可得
式中：u －测点处流速，由毕托管测定；
－ 测点流速系数；
ΔH－管嘴的作用水头。
实验分析与讨论
1.利用测压管测量点压强时，为什么要排气？怎样检验排净与否？
毕托管、测压管及其连通管只有充满被测液体，即满足连续条件，才有可能测得真值，否则如果其中夹有气柱，就会使测压失真，从而造成误差。误差值与气柱高度和其位置有关。对于非堵塞性气泡，虽不产生误差，但若不排除，实验过程中很可能变成堵塞性气柱而影响量测精度。检验的方法是毕托管置于静水中，检查分别与毕托管全压孔及静压孔相连通的两根测压管液面是否齐平。如果气体已排净，不管怎样抖动塑料连通管，两测管液面恒齐平。
2.毕托管的动压头h和管嘴上、下游水位差H之间的大关系怎样？为什么？ 由于
且
即
一般毕托管校正系数c=11‟（与仪器制作精度有关）。喇叭型进口的管嘴出流，其中心点的点流速系数=0.9961‟。所以Δh<ΔH。
本实验Δh=21.1cm，ΔH=21.3cm，c=1.000。3.所测的流速系数说明了什么？
若管嘴出流的作用水头为H，流量为Q，管嘴的过水断面积为A，相对管嘴平均流速v，则有
称作管嘴流速系数。
若相对点流速而言，由管嘴出流的某流线的能量方程，可得
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式中：为流管在某一流段上的损失系数；为点流速系数。
本实验在管嘴淹没出流的轴心处测得=0.995，表明管嘴轴心处的水流由势能转换为动能的过程中有能量损失，但甚微。
4.据激光测速仪检测，距孔口2－3cm轴心处，其点流速系数为0.996，试问本实验的毕托管精度如何？如何率定毕托管的修正系数c？
若以激光测速仪测得的流速为真值u，则有
而毕托管测得的该点流速为203.46cm/s，则ε=0.2‰ 欲率定毕托管的修正系数，则可令
本例：
5.普朗特毕托管的测速范围为0.2－2m/s，轴向安装偏差要求不应大于10度，试说明原因。（低流速可用倾斜压差计）。
（1）施测流速过大过小都会引起较大的实测误差，当流速u小于0.2m/s时，毕托管测得的压差Δh亦有
若用30倾斜压差计测量此压差值，因倾斜压差计的读数值差Δh为，那么当有0.5mm的判读误差时，流速的相对误差可达6%。而当流速大于2m/s时，由于水流流经毕托管头部时会出现局部分离现象，从而使静压孔测得的压强偏低而造成误差。
（2）同样，若毕托管安装偏差角（α）过大，亦会引起较大的误差。因毕托管测得的流速u是实际流速u在其轴向的分速ucosα，则相应所测流速误差为
α若>10，则
6.为什么在光、声、电技术高度发展的今天，仍然常用毕托管这一传统的流体测速仪器？
毕托管测速原理是能量守恒定律，容易理解。而毕托管经长期应用，不断改进，已十分完善。具有结构简单，使用方便，测量精度高，稳定性好等优点。因而被广泛应用于液、气流的测量（其测量气体的流速可达60m/s）。光、声、电的测速技术及其相关仪器，虽具有瞬时性，灵敏、精度高以及自动化记录等诸多优点，有些优点毕托管是无法达到的。但往往因其机构复杂，使用约束条件多及价格昂贵等因素，从
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而在应用上受到限制。尤其是传感器与电器在信号接收与放大处理过程中，有否失真，或者随使用时间的长短，环境温度的改变是否飘移等，难以直观判断。致使可靠度难以把握，因而所有光、声、电测速仪器，包括激光测速仪都不得不用专门装置定期率定（有时是利用毕托管作率定）。可以认为至今毕托管测速仍然是最可信，最经济可靠而简便的测速方法。
实验五 雷诺实验
实验原理
实验分析与讨论
⒈流态判据为何采用无量纲参数，而不采用临界流速？
雷诺在1883年以前的实验中，发现园管流动存在两种流态——层流和紊流，并且存在着层流转化为紊流的临界流速V’，V’与流体的粘性ν及园管的直径d有关，即
（1）
因此从广义上看，V’不能作为流态转变的判据。
为了判别流态，雷诺对不同管径、不同粘性液体作了大量的实验，得出了用无量纲参数（vd/ν）作为管流流态的判据。他不但深刻揭示了流态转变的规律，而且还为后人用无量纲化的方法进行实验研究树立了典范。用无量纲分析的雷列法可得出与雷诺数结果相同的无量纲数。可以认为式（1）的函数关系能用指数的乘积来表示。即
（2）
其中K为某一无量纲系数。式（2）的量纲关系为
（3）
从量纲和谐原理，得
L：2α1+α2=1 T：-α1=-1
联立求解得α1=1，α2=-1 将上述结果，代入式（2），得
或
雷诺实验完成了K值的测定，以及是否为常数的验证。结果得到K=2320。于是，无量纲数vd/ν便成了适应于任何管径，任何牛顿流体的流态转变的判据。由于雷诺的奉献，vd/ν定命为雷诺数。
随着量纲分析理论的完善，利用量纲分析得出无量纲参数，研究多个物理量间的关系，成了现今实验研究的重要手段之一。
⒉为何认为上临界雷诺数无实际意义，而采用下临界雷诺数作为层流与紊流的判据？实测下临界雷诺数为多少？
根据实验测定，上临界雷诺数实测值在3000～5000范围内，与操作快慢，水箱的紊动度，外界干扰等密切相关。有关学者做了大量实验，有的得12000，有的得20000，有的甚至得40000。实际水流中，干扰总是存在的，故上临界雷诺数为不定值，无实际意义。只有下临界雷诺数才可以作为判别流态的标准。
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凡水流的雷诺数小于下临界雷诺数者必为层流。一般实测下临界雷诺数为2100左右。
⒊雷诺实验得出的圆管流动下临界雷诺数2320，而目前一般教科书中介绍采用的下临界雷诺数是2000，原因何在？
下临界雷诺数也并非与干扰绝对无关。雷诺实验是在环境的干扰极小，实验前水箱中的水体经长时间的稳定情况下，经反复多次细心量测才得出的。而后人的大量实验很难重复得出雷诺实验的准确数值，通常在2000～2300之间。因此，从工程实用出发，教科书中介绍的园管下临界雷诺数一般是2000。⒋试结合紊动机理实验的观察，分析由层流过渡到紊流的机理何在？
从紊动机理实验的观察可知，异重流（分层流）在剪切流动情况下，分界面由于扰动引发细微波动，并随剪切流速的增大，分界面上的波动增大，波峰变尖，以至于间断面破裂而形成一个个小旋涡。使流体质点产生横向紊动。正如在大风时，海面上波浪滔天，水气混掺的情况一样，这是高速的空气和静止的海水这两种流体的界面上，因剪切流动而引起的界面失稳的波动现象。由于园管层流的流速按抛物线分布，过流断面上的流速梯度较大，而且因壁面上的流速恒为零。相同管径下，如果平均流速越大则梯度越大，即层间的剪切流速越大，于是就容易产生紊动。紊动机理实验所见的波动→破裂→旋涡→质点紊动等一系列现象，便是流态从层流转变为紊流的过程显示。
⒌分析层流和紊流在运动学特性和动力学特性方面各有何差异？ 层流和紊流在运动学特性和动力学特性方面的差异如下表：
运动学特性:
动力学特性:
层流: 1.质点有律地作分层流动
1.流层间无质量传输
2.断面流速按抛物线分布
2.流层间无动量交换
3.运动要素无脉动现象
3.单位质量的能量损失与流速的一次方成正比
紊流: 1.质点互相混掺作无规则运动
1.流层间有质量传输
2.断面流速按指数规律分布
2.流层间存在动量交换
3.运动要素发生不规则的脉动现象
3.单位质量的能量损失与流速的（1.75～2）次方成正比
实验六 文丘里流量计实验
实验原理
根据能量方程式和连续性方程式，可得不计阻力作用时的文氏管过水能力关系式
式中：Δh为两断面测压管水头差。
由于阻力的存在，实际通过的流量Q恒小于Q’。今引入一无量纲系数µ=Q/Q’（μ称为流量系数），对计算所得的流量值进行修正。即
另，由水静力学基本方程可得气—水多管压差计的Δh为 实验分析与讨论
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⒈本实验中，影响文丘里管流量系数大小的因素有哪些？哪个因素最敏感？对d2=0.7cm的管道而言，若因加工精度影响，误将（d2－0.01）cm值取代上述d2值时，本实验在最大流量下的μ值将变为多少？ 由式
可见本实验（水为流体）的μ值大小与Q、d1、d2、Δh有关。其中d1、d2影响最敏感。本实验中若文氏管d1 =1.4cm，d2=0.71cm，通常在切削加工中d1比d2测量方便，容易掌握好精度，d2不易测量准确，从而不可避免的要引起实验误差。例如当最大流量时μ值为0.976，若d2的误差为－0.01cm，那么μ值将变为1.006，显然不合理。
⒉为什么计算流量Q’与实际流量Q不相等？
因为计算流量Q’是在不考虑水头损失情况下，即按理想液体推导的，而实际流体存在粘性必引起阻力损失，从而减小过流能力，Q 如图6.4所述，⒋试应用量纲分析法，阐明文丘里流量计的水力特性。 运用量纲分析法得到文丘里流量计的流量表达式，然后结合实验成果，便可进一步搞清流量计的量测特性。 对于平置文丘里管，影响ν1的因素有：文氏管进口直径d1，喉径d2、流体的密度ρ、动力粘滞系数μ及两个断面间的压强差ΔP。根据π定理有 从中选取三个基本量，分别为： 共有6个物理量，有3个基本物理量，可得3个无量纲π数，分别为： 哈尔滨工程大学 根据量纲和谐原理，π1的量纲式为 分别有 L：1=a1+b1-3c1 T：0=-b1 M：0= c1 联解得：a1=1，b1=0，c1=0，则 同理 将各π值代入式（1）得无量纲方程为 或写成 进而可得流量表达式为 （2） 式（2）与不计损失时理论推导得到的 （3） 相似。为计及损失对过流量的影响，实际流量在式（3）中引入流量系数µQ计算，变为 （4） 比较（2）、（4）两式可知，流量系数µQ与Re一定有关，又因为式（4）中d2/d1的函数关系并不一定代表了式（2）中函数所应有的关系，故应通过实验搞清µQ与Re、d2/d1的相关性。 哈尔滨工程大学 通过以上分析，明确了对文丘里流量计流量系数的研究途径，只要搞清它与Re及d2/d1的关系就行了。由实验所得在紊流过渡区的µQ～Re关系曲线（d2/d1为常数），可知µ因恒有μQ随Re 的增大而增大，<1，故若使实验的Re增大，µQ将渐趋向于某一小于1 的常数。 另外，根据已有的很多实验资料分析，µQ与d1/d2也有关，不同的d1/d2值，可以得到不同的µQ～Re关系曲线，文丘里管通常使d1/d2=2。所以实用上，对特定的文丘里管均需实验率定µQ～Re的关系，或者查用相同管径比时的经验曲线。还有实用上较适宜于被测管道中的雷诺数Re>2×105，使µQ值接近于常数0.98。 流量系数µQ的上述关系，也正反映了文丘里流量计的水力特性。 ⒌文氏管喉颈处容易产生真空，允许最大真空度为6～7mH2O。工程中应用文氏管时，应检验其最大真空度是否在允许范围内。据你的实验成果，分析本实验流量计喉颈最大真空值为多少？ 本实验若d1= 1.4cm，d2= 0.71cm，以管轴线高程为基准面，以水箱液面和喉道断面分别为1—1和2—2计算断面，立能量方程得 则 > 0 <－52.22cmH2O，而由本实验实测为60.5cmH2O。即实验中最大流量时，文丘里管喉颈处真空度进一步分析可知，若水箱水位高于管轴线4m左右时，实验中文丘里喉颈处的真空度可达7mH2O（参考能量方程实验解答六—4）。 第2题 (25分) (2) 不会波动, 证明见详细解答. (3) 可以, 许用荷载最多可提高76.7%. 第3题 (25分) (3) 长度2L小于200 mm的杆水平放置的平衡是稳定的.长度大于200 mm的杆水平放置的平衡是不稳定的, 处于角度上的平衡是稳定的.) 第4题 (30分) (2) 可以, 原因见详细解答. (3) 除了温度补偿片, 至少还应该贴3个应变片.J截面的上顶点处沿轴向贴一个应变片ε (1) , 另外两个应变片ε (2) 和ε (3) 应该贴在J截面水平直径的两端处, 并沿着与轴线成45◦夹角的方向上粘贴. 关键词：大学物理力学;工程力学;教学衔接 工程力学是面向机械、土木类专业开设的一门基础主干课程，对于学过大学物理的学生而言，由于已经普遍学习过大学物理的力学部分，初学工程力学时，理论力学部分的前面许多内容都是大学物理的力学中接触过的，很多内容只是说法不同，容易产生轻视心理，而第二部分-----材料力学又感觉太难，容易产生厌学心理。所以，如何在教学过程中做到既避免与大学物理的简单重复，又要抓住工程力学的核心部分，做好大学物理与工程力学的教学衔接，更好地为后续课程服务，是一个值得认真探讨和研究的问题。 一、教学目的的衔接 大学物理是理工类专业学生学习的一门通识类的必修课，学生应掌握物理学的基本概念及规律，能运用物理学的基本知识去理解或是解决自然科学和工程技术当中的有关物理学的基本问题，力学问题也是其中一部分。工程力学在教学过程中也应充分引导学生学会物理学学习的思维及方法，特别是学习把实际现象抽象为理论的方法，强调学生从感性上升为理性的认识过程，学生学习后应具备将理论与实际相结合的能力。老师教授工程力学时应该建立在更为严格的逻辑基础之上，更偏重于从实际抽象出理论模型，通过严谨的计算最终解决实际问题，就要要老师能够引导学生建立新模型及理论，熟练运用数学工具解决实际的力学问题，强调培养学生严密的逻辑推理、理性思维能力。两门课程教学目的的衔接重点在于理论与实际相结合。 二、教学内容的衔接 大学物理的力学部分一开始学习的是运动描述和运动变化的规律，对力这一概念基本沿用了中学的观点，并没有过多说明，而工程力学在一开始时对力进行了更为详细的阐述，对力的确性质和作用进行了很深入的讲解。大学物理的主要内容包括质点运动学、质点动力学及刚体力学，即经典力学。工程力学则包括大学物理中的力学部分知识，并且更加细化，更加贴近实际，也并不是大学物理力学的简单重复，学生除了要能系统地进一步理解宏观机械运动的基本规律及概念，还要掌握处理力学问题的普遍方法，擅长把实际问题抽象为力学模型，并进一步建立求解问题的数学方程。 比如质点轨迹方程的确定、动量定理、动量矩定理、速度及加速度的计算、刚体的定轴转动等。在处理重复部分时，大学物理力学应着重强调学生处理力学问题的基本功。而在此基础上，工程力学当中可以讨论不同参考系之间的运动关系，也就是相对运动问题。总而言之，在内容重复的时候，教师应能把握住两门课程讲授内容的深度和浅度，大学物理更注重学生基本概念和基本应用的掌握，工程力学更偏重于实际问题的解决。由于大学物理和工程力学知识点之间存在密切关联，教师在教学过程中应给予充分点拨。比如在大学物理中学习的系统受力分析及受力图的画法，实际上也贯穿了整个工程力学的始终，应当作为重中之重予以强调，受力图画法的相同点和不同点都要强调。个别学生在学习这部分时很容易产生轻视心理，因为受力分析在中学阶段就已强调过，学生总认为自己已经相当熟悉，不能引起足够重视。但等到学习工程力学的动力学部分时，学生对稍微复杂一点的系统就不知如何分析和画图了，这一点在转动参考系中不同惯性力的求解中表现得尤为明显。因此，教师应在教学中进行不厌其烦地强调及说明，引起学生的警觉。 三、教学方法的衔接 大学物理侧重于利用感性材料及实验建立基本概念及规律的物理图像，工程力学侧重于利用力学知识解决实际问题。在大学物理到工程力学的过渡中，教师要通过不断地从身边实际出发，并引导学生充分发挥主观能动性，主动观察工程实际和生活中的力学问题，使学生掌握从实际问题中抽象出力学模型并严密理论计算的能力。例如，对于自然坐标系中的加速度表达式的推导，大学物理力学利用图解讨论法，学生可以直观地观察到切向加速度描述速度大小的变化及加速度描述速度方向的变化。但在工程力学中则是采用对速度矢量时间求导的方法，这是种较为抽象的数学方法，使初学工程力学的学生难以理会其中的物理实质。所以，教师可以把矢量求导计算中的每一项和大学物理力学的图解法对应比较，学生就会明白地知道矢量求导数学计算过程后面的物理意义。学生既掌握了矢量求导的数学方法，又掌握了任何矢量求导运算背后的物理含义。 大学物理是理工类专业学生的一门重要必修课，而工程力学也是针对机械、土木等工程专业的一门必修基础课程，对学生的影响很大，不但直接影响后续课程的学习，对学生能否形成科学的自然观和发展观，形成严谨的科学思维能力都是极其重要的，所以把握好工程力大学物理和工程力学之间的衔接关系是很有必要的。如何进一步突出大学物理的基础作用，工程力学的课程特点，从教学目的、教学内容、教学方法等不同方面进行认真实践及研究，对是我们高校教师来说是很重要的。 参考文献： [1] 吴王杰.大学物理（第二版）[M].北京： 高等教育出版社，2014.02. [2] 康颖.大学物理（第三版）[M].北京： 科学出版社，2015.12. [3] 张秉荣.工程力学 （第4版）[M].北京：机械工业出版社，2011.12. 一、填空题 1.物体的平衡是指物体相对于地面__________或作________运动的状态 2.平面汇交力系平衡的必要与充分条件是：_____。该力系中各力构成的力多边形____ 3.一物块重600N，放在不光滑的平面上，摩擦系数f=0.3，在左侧有一推力150N，物块有向右滑动的趋势Fmax=__________,所以此物块处于静止状态，而其F=__________。 4.刚体在作平动过程中，其上各点的__________相同，每一瞬时，各点具有__________的速度和加速度。 5.AB杆质量为m，长为L，曲柄O1A、O2B质量不计，且O1A=O2B=R，O1O2=L，当θ=60°时，O1A杆绕O1轴转动，角速度ω为常量，则该瞬时AB杆应加的惯性力大小为__________，方向为__________ 6.使材料丧失正常工作能力的应力称为极限应力。工程上一般把__________作为塑性材料的极限应力；对于脆性材料，则把________作为极限应力。 7.__________面称为主平面。主平面上的正应力称为______________。 8.当圆环匀速转动时，环内的动应力只与材料的密度ρ和_____________有关，而与__________无关。 二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题3分，共18分)1.某简支梁AB受载荷如图所示，现分别用RA、RB表示支座A、B处的约束反力，则它们的关系为（）。 A.RA B.RA>RB C.RA=RB D.无法比较 2.材料不同的两物块A和B叠放在水平面上，已知物块A重0.5kN，物块B重0.2kN，物块A、B间的摩擦系数f1=0.25，物块B与地面间的摩擦系数f2=0.2，拉动B物块所需要的最小力为（） A.0.14kN B.0.265kN C.0.213kN D.0.237kN 3.在无阻共振曲线中，当激振力频率等于系统的固有频率时，振幅B趋近于（）。 A.零 B.静变形 C.无穷大 D.一个定值 4.虎克定律应用的条件是（）。 A.只适用于塑性材料 B.只适用于轴向拉伸 C.应力不超过比例极限 D.应力不超过屈服极限 5.梁的截面为T字型，Z轴通过横截面的形心，弯矩图如图所示，则有（）。 A.最大拉应力和最大压应力位于同一截面C B.最大拉应力位于截面C，最大压应力位于截面D C.最大拉应力位于截面D，最大压应力位于截面C D.最大拉应力和最大压应力位于同一截面D 6.圆轴扭转时，表面上任一点处于（）应力状态。 A.单向 B.二向 C.三向 D.零 三、简答题(每小题4分，共16分)1.平面图形在什么情况下作瞬时平动?瞬时平动的特征是什么? 2.一质点在铅垂平面内作圆周运动，当质点恰好转过一周时，其重力的功为零，对吗?为什么? 3.何谓纯弯曲和平面弯曲? 4.试述构件发生疲劳破坏时的主要特点。 四、计算题(共50分)1.三铰拱刚架如图所示，受一力偶作用，其矩M=50kN²m，不计自重，试求A、B处的约束反力。(8分) 2.杆AB的A端沿水平线以等速度v运动，运动时杆恒与一半圆周相切，半圆周的半径为R，如图所示。如杆与水平线间夹角为θ，试以角θ表示杆的角速度。 (8分)3.重为P的物块A沿光滑斜面下滑，并通过一绕过光滑滑轮的绳索带动重为Q的物块B运动，如图所示。斜面与水平夹角为α，滑轮和绳索质量不计，且绳索不可伸长，求物块B的加速度a(10分) 4.如图所示为二杆桁架，1杆为钢杆，许用应力［ζ］1=160MPa，横截面面积A1=6cm2；2杆为木杆，其许用压应力［ζ］2=7MPa，横截面面积A2=100cm2。如果载荷P=40kN，试校核结构强度。 (8分) 5.试作如图所示梁的剪力图和弯矩图。(8分)5.求图示应力状态的主应力和最大剪应力。(8分) 浙江省2002年1月高等教育自学考试 工程力学(一)试题参考答案 课程代码：02159 一、填空题(每空1分，共16分) 1.保持静止 匀速直线 2.该力系的合力为零 自行封闭 3.180N 150N 4.轨迹形状 相同 5.Fgh=mRω 2过质心C平行O1A指向向下 6.屈服点ζs 抗拉和抗压强度ζb 7.剪应力为零的面 主应力 8.转动线速度v 横截面面积A 二、单项选择题(每小题3分，共18分) 1.C 2.A 3.C 4.C 5.B 6.B 三、简答题(每小题4分，共16分) 1.某瞬时，若平面图形的转动角速度等于零(如有两点的速度vAvB，而该两点的连线AB不垂直于速度矢时)而该瞬时图形上的速度分布规律与刚体平动时速度分布规律相同，称平面图形在该瞬时作瞬时平动。瞬时平动的特征是： 平面图形在该瞬时的角速度为零；平面图形在该瞬时的各点的速度相同；平面图形在该瞬时的各点的加速度不相同。 2.对的 因为重力的功等于质点的质量与其始末位置的高度差的乘积，当高度差为零时，重力的功为零。 3.梁的横截面上只有弯矩而无剪力时称纯弯曲；梁上的外力作用在梁的纵向对称平面内时，梁的轴线将在平面内弯成一条曲线，这种弯曲称之平面弯曲。 4.(1)工作应力水平较低； (2)无明显塑性变形； (3)断面上明显分为光滑区和粗糙区。 四、计算题(共50分) 1.解：AC杆为二力杆受力图如(a)所示。 再画整体受力图，如(b)图所示。 Σm=0 RA²AD=M ∴RA=RB= =50422M AD=17.7kN 方向如图所示。 2.解：选A点作为基点，则C点的速度有 vCvAvCA 由图中几何关系，可解得 vCA=vA²sinθ=vsinθ 又vCA=AC²ω VCAvsin2 ∴ω= ACRcos 3.解：物块A、B均作平动，设物块B移动S时的速度为v，系统的动能为 T2=TA+TB=1p21Q2vv 2g2g T1=0 系统外力作功之和 ΣW12=PS²sinα-QS 由动能定理，得 PQ2vPSsinQS 2g2(PsinQ)Sg PQ v2= 对上式两边求导，并注意 得a=(PsinQ)g PQdvdsa,=v dtdt 4.解：两杆均为二力杆，取结点A为研究对象，受力图如图所示。 Σy=0,N1sin30°-P=0 ∴N1=P/sin30°=80kN Σx=0,-N1cos30°+N2=0 ∴N2=N1cos30°=69.3kN 1杆：ζ1=N180103 =133MPa<［ζ］2A1610N269.3102杆：ζ2= =6.93MPa<［ζ］A2100102 两杆均满足强度。 5.RA=2qa,RB=qa 6.解：求主应力 max =minxy2±(xy2)22x =7007002±()502 2296 =26MPa ∴ζ1=26MPa,ζ2=0,ζ3=-96MPa，η max=13 =66MPa 2工程力学复习资料 一、单项选择题(每小题2分，共20分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。1.三个刚片用三个铰两两相联，所得的体系（） A.一定为几何不变体系 B.一定为几何瞬变体系 C.一定为几何常变体系 D.不能确定 2.图示体系是（） A.无多余联系的几何不变体系 B.有多余联系的几何不变体系 C.瞬变体系 D.常变体系 3.图示三铰拱，已知三个铰的位置，左半跨受均 布荷载，其合理拱轴的形状为（） A.全跨圆弧 B.全跨抛物线 C.AC段为园弧，CB段为直线 D.AC段为抛物线，CB段为直线 4.图示结构A端作用力偶m，则B端转角B的值为（）A．mlmlmlml B.C.D.6EI3EI2EIEIPa EA1Pa 2EA1Pa 4EA5.图示桁架C点水平位移的值为（） A． B． C． D．0 6.图示刚架的超静定次数为 A.1 B.2 C.3 D.4 7.图示超静定则架，用力法计算时，不能选为基本体系的是图（） 8.下列弯矩图中正确的是图（） 9.图示结构中，BA杆B端的力 矩分配系数等于（） 10.图示结构截面K剪力影响线是图（） 二、填空题(每小题2分，共16分)11.在具有一个自由度的体系上加上一个二元体(二杆结点)时，所得新体系的自由度为_____。 12.位移互等定理的表达式是________。 13.图示对称结构，截面K弯矩的绝对值为________。14.图示结构，作用荷载P，不计轴向变形时，支座A的反力矩MA等于________。15.已知图示连续梁(a)的弯矩图(b)，则 A端剪力等于________kN。 16.用力矩分配法计算图示连续梁时，算至放松结点C分配传递后，当前结点B的结点不平衡力矩(约束力矩)等于________kN.m 17.力P在梁ABC上移动过程中，截面K中产生的变矩(绝对值)的最大值为________kN²m 18.图中给出了截面K弯矩MK影响线的形状，该影响线在截面K下面的纵标等于________。 三、计算题(19～22小题，每小题7分，23～25小题，每小题12分，共64分)19.计算图示桁架指定杆件1、2、3的内力。 20.计算图示刚架A、C两截面的相对转角AC。 21.计算图示结构，并绘弯矩图，各杆EI=常数。 22.用力矩分配法计算图示结构，并绘弯矩图。EI=常数 23.计算图示结构，绘弯矩图、剪力图、轴力图。 24.用力法计算图示刚架，并绘弯矩图。(EI=常数)25.用位移法计算图示结构，并绘弯矩图。 全国2002年4月高等教育自学考试 结构力学(一)试题参考答案 课程代码：02393 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分) 1.D 2.D 3.B 4.A 5.A 6.B 7.B 8.B 9.D 10.C 二、填空题(本大题共8小题，每小题2分，共16分) 11.1 12.δij=δij或δ12=δ13.Pa/2 14.0 15.13.62 16.21.4 17.20 18.1l 3三、计算题(本大题共7小题，19～22小题，每小题7分，23～25小题，每小题12分，共64分) 19.N1=20kN，N2=-10kN，N3=302kN 20.(1)绘Mp图 (2)作虚拟状态绘M图 (3)计算AC 21．r11Z1+R1p=0 r11=8i Rip=-pl Z1=Pl 8iM=MiZ1Mp 24.11X112X21p0 21X122X22p0 ql4ql4ql4l3l31122,1121,1p,xp,X1X2 3EIEI6EI6EI14(1)基本未知量(2)力法典型方程 M1,M2,Mp图(3)11,12,2 21p,2p（4）X1，X2值（5）M图 (2)建立方程r11Z1+R1p=0(3)计算系数与自由项 EI令i lr11=18il2,R1pP R1pPl2 r1118i(4)解方程：x1=(5)绘M图.工程力学复习资料 一、填空题(每空1分，共44分)1.在分析两个或多个构件之间互相作用时，要注意________力与________力的关系。 2.作用于平面内A点的力F=10kN，如图示，向距A点为100cm的O点平移后，得到主矢量的大小为________和主矩大小为________。 3.设有一个力F，当力F与________轴________但________时有力F在X轴上的投影FX=0，力F对x轴之矩mx(F)≠0。 4.由平面假设所得到的轴向变形时，截面上的计算公式ζ=N/A中的ζ是________，这个公式不仅适用于________变形，而且也适用于________变形。 5.已知主动轮A输入功率为80马力，从动轮B和C输出功率为30马力和50马力，传动轴的转速n=1400转/分，那么，各轮上的外力偶矩的大小分别为mA=____ ,mB=______, mC=______。 6.图示结构中固定端A的反力为________、________、________。 7.图示各结构是静定还是静不定，及其静不定次数。图(a)是________，(b)是________，(c)是________。 8.力的可传原理只适用于________体，而不适用于________体，因此不适用于研究力对物体的________效应。 9.若截面对于y轴和z轴的惯性积Iyz=0，则此对轴称为________轴，若此对轴又通过形心，则称此对轴为________轴。对称图形中含有对称轴的一对坐标轴必为________轴。 10.图示是梁的左段，A点力2P为反力，B点作用力P，C点作用力偶Pa，此时截面C的剪力QC=________,弯矩MC=________。 S*11.矩形截面弯曲剪应力公式为η=Z，其中S*z是所求剪应力的点，画平行于中性轴的横 IZb线________截面面积对中性轴的面积矩，因此S*z是________量，截面上的最大剪应力发生在________。 12.用积分法求图示梁的变形时，以A为原点写出AB梁的微分方程________及边界条件________、________。注：B点为弹簧支撑，已知弹簧的位移λ=力，C为弹簧的刚性系数。 13.单元体是由三对________的面组成，由于单元体极其微小，可以认为它的每个面上的应力是________分布的，而且在________的面上。 14.图示折杆ABCD，在自由端A作用水平力P1及铅垂力P2，请分别写出各段的变形，AB段为________变形，BC段为变形，CD段为________变形。 15.压杆稳定的欧拉公式适用于________范围内，用柔度λ来表示则λ≥________。 16.动荷载、动应力是指荷载随________不断地变化，或构件在荷载作用下随________不断运动。但只要应力不超过材料的比例极限，________定律仍适用于动应力、动应变的计算。 二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题干的括号内。每小题1分，共16分)1.图示中四个力F1、F2、F3、F4对B点之矩是（）A.mB(F1)=0 B.mB(F2)=F2l P,P为作用在弹簧上的CC.mB(F3)=F3lcos45° D.mB(F4)=F4l 2.图示中力多边形自行封闭的是（）A.图(a)B.图(b)C.图(c)D.图(d) 3.物体在一个力系作用下，此时只能（）不会改变原力系对物体的外效应。A.加上由二个力组成的力系 B.去掉由二个力组成的力系 C.加上或去掉由二个力组成的力系 D.加上或去掉另一平衡力系 4.图示ABC杆，固定端A的反力是（）A.XA=P, YA=0 B.YA=P，mA=Pa C.XA=P, YA=0 D.XA=P, YA=0,mA=Pa 5.构件在外力作用下平衡时，可以利用（）A.平衡条件求出所有未知力 B.平衡条件求出某些未知力 C.力系的简化求未知力 D.力系的合成或分解求未知力 6.图示传动轴中各轮的外力偶矩分别为mA=20kN²m,mB=5kN²m,mC=10kN²m,mD=5kN²m,那么四个轮子布局中最合理的是（）A.图(a)B.图(b)C.图(c) D.图(d) 7.关于轴力（）A.是杆件轴线上的荷载 B.是杆件截面上的内力 C.与杆件的截面面积有关 D.与杆件的材料有关 8.由AB和CD两杆组成，现有低碳钢和铸铁两种材料可供选择，正确的选择是（）A.AB杆为铸铁，CD杆为铸铁 B.AB杆为铸铁，CD杆为低碳钢 C.AB杆为低碳钢，CD杆为铸铁 D.AB杆为低碳钢，CD杆为低碳钢 9.图示截面，在圆截面中挖去一正方形，已知圆截面的直径为D，正方形的边长为a，其惯性矩IZ=（）πD4a4A.3212πD4a4B.6412πD4a4C.326πD42a4D.1612 10.弯曲梁，当某截面的剪力Q=0时，（）A.此截面上弯矩有突变 B.此截面上弯矩有极值 C.此截面上弯矩一定为该梁的最大值 D.此截面上的弯矩一定为零 11.为了合理的利用钢材，在梁的弯曲问题中，在同样面积情况下，以下四种截面形状钢 梁，使用哪种较为合理（）A.(a)B.(b)C.(c)D.(d) 12.图示悬臂梁，其梁截面转角关系为（）A.θA=θB=0 B.θA=0，θB=θmax C.从A到B各截面的转角均相等 D.θA=θB=fB l 13.图示应力圆，其主应力及用第三强度理论求得相当应力ζr3（），题中应力单位均为MPa。A.ζ1=70,ζ2=70,ζ3=0,ζr3=35 B.ζ1=0,ζ2=0,ζ3=-70,ζr3=70 C.ζ1=0,ζ2=0,ζ3=-70,ζr3=-70 E.ζ1=-70,ζ2=-70,ζ3=0,ζr3=70 14.竖立的折杆ABC，C端固定，A端作用一垂直于AB的水平力P=500N，BC杆为空心圆杆，外径D=80mm，内径d=70mm，用第四强度理论计算相当应力ζr4为（）A.64MPa B.25.45MPa C.101.8MPa D.50.9Mpa 15.压杆稳定的欧拉公式适用的范围，以下四种情况哪种是错误的（）A.细长杆 B.λ≥λC.弹性范围内 D.屈服极限范围内 16.(a),(b)二根简支梁，E、I、W均同，同样的重物Q从h高度自由落下冲击梁，两根梁 的动应力ζd与动荷系数Kd的比较应为（）A.ζad>ζbd,Kad>Kbd B.ζad<ζbd,Kadζbd,KadKbd 三、计算题(每小题5分，共40分)1.图示三铰拱，G=2kN,l=1.15m,h=0.173m，试求A、B处的反力。 2.两块钢板各厚t1=8mm,t2=10mm,用5个直径相同的铆钉搭接，受拉力P=200kN的作用，如图所示。设铆钉的许用应力分别为〔η〕=140MPa，〔ζbs〕=320MPa，试求铆钉的直径d。 3.一正方形的混凝土短柱，受轴向压力P的作用,如图示，柱高为l，截面边长为a=400mm,柱内埋有直径d=30mm的钢筋四根。已知柱受压后混凝土内的应力ζ混=6MPa，试求P值，设钢筋与混凝土的弹性模量之比为E钢∶E混=15。 4.图示桁架。G1=G2=20kN,W1=W2=10kN,试求A、B的反力和杆①、杆②的内力。 5.悬臂梁AB上作用集中力P及集中力偶Pa，试作梁的剪力图与弯矩图，并在图中注明各特征点值。 6.圆截面简支梁中间l处，梁的下边缘，用标距S=20mm的应变仪测得纵向伸长△S=0.01mm,2梁长l =2m,梁截面直径D=80mm,弹性模量E=2.0³105MPa,试求均布荷载q的大小。 7.梁AB，A端为固定端，B端为动铰支座，AC段作用均布荷载q,已知抗弯刚度EI，求B点的支座反力RB。 8.已知平面应力状态中的ζx=50MPa，ζy=30MPa，ηxy=40MPa，试求其单元体的主应力及第三强度理论的相当应力ζr3。 浙江省2002年4月高等教育自学考试 工程力学(二)试题参考答案 课程代码：02391 一、填空题(每空1分，共44分)1.作用 反作用 2.主矢 F′=F=10kN 主矩m0(F)=5kN²m 3.x 垂直 不相交 4.常量 拉伸 压缩 5.mA=7024³80=401.4N²m mB=150.5N²m mC=250.86N²m 14006.xA=0 YA=0 mA=Pa 7.图(a)为一次静不定 图(b)为静定 图(c)为静定 8.刚体 变形体 内效应 9.主轴 形心主轴 主轴 10.QC=P MC=2Pa 11.以外部分 变量 中性轴 12.EIy″=-RAx+12qx 2yA=0 yB=λ= ql 2c 13.互相垂直 均匀 互相平行 14.弯曲变形 压、弯、扭变形 拉、弯、扭变形 15.弹性 λ1 16.时间 时间 胡克 二、单项选择题(每小题1分，共16分)1.A 2.B 3.D 4.D 5.B 6.B 7.B 8.C 9.B 10.B 11.B 12.B 13.B 14.D 15.D 三、计算题(每小题5分，共40分)1.YA=G/2=1kN YB=1kN xB=3.32kN xA=3.32kN 2.θ=P/5=40kN Pbs=P/5=40kN d≥40³103³4 =19.1mm ζ bs= 40³103 π²140 d²8≤〔ζbs〕=320 d≥15.63mm 取d=20mm 3.N1=15.1 N2=0.79P N2=P/19.1 P=1214.3kN ζ钢=90MPa 4.RBX=0 RBy=35kN RA=25kN S1=-30kN S2=25.98kN≈26kN 5.6.ε=5³10-4 ζ=εE=5³10-4³2³105³106=100MPa 100³1068q³22132π³803³10-9 16.A 100³106³π³803³10-9 q= =10.05KN/m qa4qa47qa47.fBq= 8EI6EI24EI-8RBa3 fBRB= 3EI fBq+fBRB=0 RB=8.ζ7qa 64.23=81123.MPa maxmin ζ1=81.23MPa, ζ2=0, ζ3=-1.23MPa 中央广播电视大学2010—2011学 。6．图示a、b两体系的自振频率a与b的关系为(B)。 A．ab B．ab C．ab D．不确定 7．图示对称结构作用反对称荷载，杆件EI为常量，利用对称性简化后的一半结构为（A 8．用位移法求解图示结构时，基本未知量的个数是（B）。 A．2 B．3 C．4 D．5 9．简支梁A支座竖向反力FyA影响线纵坐标yk的物理意义是(D)。A．A支座竖向反力 B．P=1在截面K的位置 C．P=1在截面A的位置 D．A、B同时满足 。） 10．力法典型方程中的系数项ip表示基本结构在(A)。A．荷载作用下产生的Xi方向的位移 B．荷载作用下产生的Xj方向的位移 C．Xi1作用下产生的沿荷载作用方向的位移 D．荷载作用下产生的沿荷载作用方向的位移 二、判断题（每小题3分，共30分。将判断结果填入括弧内，以√表示正确，以×表示错误）11.当结构中某个杆件的EA为无穷大时，其含义是这个杆件无轴向变形。(√)12.图示结构ME影响线的AC段纵标为零。(√) 13.图示桁架结构中有3个杆件轴力为0。(×) 14.超静定结构的力法基本结构不是唯一的。(√)15.位移法典型方程中的自由项是外因作用下附加约束上的反力。(√)16.图示悬臂梁截面A的弯矩值是ql。(×) 217.用力矩分配法计算结构时，传递系数与该杆件的远端支承条件有关。(√)18.静定结构剪力影响线是由直线段组成的。(√)19.反映结构动力特性的参数是振动质点的数目。(×)20.力矩分配法只适用于连续梁的计算。(×) 三、（10分） 21.作图示静定梁的弯矩图。 四、（16分） 22.用力法计算图示结构，并作弯矩图。杆件EI为常数。解：利用对称性结构简化为如图： 作出一半刚架弯矩图，然后作出最后整个体系的弯矩图。 五、（14分） 23.用位移法计算图示刚架，列出典型方程，求出系数项及自由项。EI=常数。 解：典型方程k111F1P0 i EI h118i 可以肯定地告诉你,不管你哪个地方的,只要你在中国,,这个方向就业困难。因为就力学来说你学得不够深,深到硕士你可以去做有限元分析,汽车行业比较需要,深到博士,你可以去研究院,航空或是船舶都可以。但是如果只是本科,可以问下自己,你会做什么,别告诉我你会推导塑性力学方程，不如会cad来的实在。其次，如果你是排前20的名校，估计找到工作不算难。本职不可能，谁也不知道力学的本职是做什么。再次，力学难道没有优势么?有的，考研，出国。我相信你的数学和基础力学学得比别的专业扎实吧。所有工科基本都欢迎力学系考生的，因为说到底，传统工科(结构，机械，汽车等)最后都是归结在力学上。作为社会上混了那么多年的力学毕业生，诚恳地劝你一句，如果你不是真的热爱力学想做研究的话，赶紧规划你属于你自己的未来，并且投入比别人更多的精力去实现。 【关键词】工程力学 教学改革 教学方法 应用型本科院校是现代大学适应于市场经济的需要而产生的，以培养高素质的工程应用型技术人才为主。这就对学生的专业知识培养和专业素质训练等提出了相应的要求。为了适应新的形势，我们以培养学生的能力为根本，强化突出理论学习能力、社会实践能力、技术应用能力和创新能力。工程力学是一门重要的技术基础课，对学生的逻辑思维、分析能力和解决实际问题能力的培养至关重要。工程力学课程中含有许多抽象的力学概念和公式、相当数量的课后作业以及大量的工程实例。学生普遍反映该课程比较枯燥、难学。针对这些问题，我们结合工程力学课程组在最近几年的教学工作经验，对新世纪工程力学课程的教学改革进行有益的探索。 一、优化教学内容 工程力学教材大都比较注重自身的系统性，与其前续课程和后续课程有一定程度的重复，因此，必须对教学内容进行整合，形成新的教学内容体系，同时以学生所具备的力学知识作为新的教学起点首先，整理出工程力学课程与其前后续各门课程间内在的联系，确定其前续课程（如大学物理）与工程力学重复部分的教学内容和其后续课程（如结构力学）的教学中能应用到的内容，并据此重新有侧重地确定出工程力学的教学内容凡是与大学物理学重复的地方，公式可不再重复推导，只加以解释，省出的时间用于难点和重点的学习，例如静力学中的受力分析等与后续课程有重复的，并且是后续课程的主要内容，可以介绍概念，作为学生自学内容突破传统教材的内容安排顺序，将各部分内容进行调整和整合，形成新的较为科学的教学内容体系，使相关内容的知识更加模块化条理化逻辑化。例如求杆件内力，可以放在静力学基础之后开始学习，把轴力"扭矩"弯矩"剪力放在一章中讲完。材料力学的动荷载可以和理论力学的达朗贝尔原理连在一起讲。实验教学内容也可以完善，如工程力学中的拉压破坏实验，是一个经典的传统实验，但是与建筑材料金属材料等课程的实验有重复，为此，在实验课上除了使用低碳钢和铸铁这两种材料，还可以演示现代工程上常用且在机械性质上有特点的材料，如高分子材料、纳米材料等。这样，既达到了实验实践的效果，又 使学生增加了新的知识。为了提高学生的创新能力，拿出一个试验，开展创新实验，在实验课之前，学生根据教材和参考文献在教师的指导下设计一个实验，让学生自主实验，观察各种现象，采集处理实验数据，充分提高学生的动手能力和创新能力。 二、改革教学方法 工程力学课程教学学时减少，但教学要求并不能降低。因此，除了对工程力学教学内容进行调整外，还需对工程力学的教学方法进行改革。 首先，在授课过程中注意围绕重点难点精讲多练，对讲授内容注重讲概念、讲思路、讲方法。可采用启发式、讨论式的方法，即先提出一定的问题，引导学生积极思考和讨论，使之有解决问题的愿望后，再通过教师的讲解分析，将实际结构转化为力学模型，并从力学的角度加以分析，最后将所得到的结果引入课堂教学的理论部分！因为工程力学所研究的内容大都来源于生产和生活实际，在课堂教学中，尽量从工程实际问题出发，突出实际问题抽象为数学问题的方法，再结合所学的理论进行研究，能够提高学生解决实际工程问题的分析思维能力。 其次，教师所设计的问题应该符合学生的实际水平，又能引起学生的兴趣。对所提出的问题，可以让学生展开讨论，在讨论中培养学生发现问题、分析问题解决问题的能力。在绪论及每一章开始的部分，特别需要这种启发式和讨论式教学，通过学生的讨论，教师的讲解分析，将实际结构转化为力学模型，并从力 学的角度加以分析，最后将所得到的结果引入课堂教学的理论教学部分。 三、结 语 工程力学课程教学改革的关键在于教学观念的转变和对课程的重视程度。教育现代化的目的在于突破传统教育观念，使教育由传统形态向现代形态转化。现代教学需要在教学中创建有利于调动学生学习积极性的教学环境，使学生积极地参与学习，从而获得和掌握知识。但建构新型的教学模式等并非一朝一夕就能够完成，它需要教师们不断地运用现代教育技术进行探索和实践，最终实现课程教学的最优化。 【参考文献】 [1]徐鹏，关学锋.应用现代教育技术深化材料力学教学改革研究[J].中北大学学报（社会科学版），2005，21（3）：94-95 [2]张媛，孟春玲，张 力.用现代教育理论指导材料力学教学改革[J].中国轻工教育，2006，（1）：43-44 【工程力学天津大学答案】推荐阅读： 工程力学期末试卷答案07-31 工程力学试卷1及答案06-09 上海海事大学工程力学07-20 工程力学专业大学生的英文求职信件08-21 工程力学课程06-18 地下工程力学07-08 高职工程力学教学06-01 工程力学教学心得07-13 工程力学的教学09-01工程力学天津大学答案 篇2
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