Đề thi, đáp án sức bền vật liệu của đại học kỹ thuật

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP Số hiệu BM1QT PĐBCL RĐTV Trang 16 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA XD CHƯD BỘ MÔN CƠ HỌC ĐỀ THI CUỐI KỲ HỌC KỲ 2 NĂM HỌC 2015 2016 Môn SỨC BỀN. đề thi đáp án môn sức bền vật liệu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA XD & CHƯD

BỘ MÔN CƠ HỌC -

ĐỀ THI CUỐI KỲ HỌC KỲ 2 NĂM HỌC 2015-2016 Môn: SỨC BỀN VẬT LIỆU

Mã môn học: STMA230521

Đề số/Mã đề: 70 Đề thi có 02 trang

Thời gian: 90 phút

Được phép sử dụng tài liệu giấy

Câu 1: (1 điểm) Thanh AB cứng tuyệt đối cho trên hình 1 Thanh giằng BC có diện tích tiết diện

2

cm 5

F , và ứng suất cho phép   12 kN / cm 2 Yêu cầu: 1/ Xác định ứng lực trong thanh BC; 2/ Xác định tải trọng cho phép  P theo điều kiện bền

Câu 2: (1,5 điểm) Thanh ABC cứng tuyệt đối cho trên hình 2 Các thanh giằng BM, CN có cùng chiều

dài 2a, module đàn hồi E và diện tích tiết diện lần lượt là 3F, 2F Tính ứng lực trong hai thanh BM, CN

Câu 3: (1,5 điểm) Một trục tròn đặc truyền moment xoắn cho trên hình 3 Biết:   9 kN / cm 2;

2 3

cm / kN 10 8

G Yêu cầu: 1/ Xác định đường kính d của tiết diện theo điều kiện bền; 2/ Tính chuyển

vị xoay tương đối giữa hai mặt cắt qua A và D với đường kính tìm được

Câu 4: (1,5 điểm) If the beam is subjected to an internal moment of M90 kN m shown in Figure 4

Determine the normal stress in the beam at points A, B and C

Câu 5: (1,5 điểm) Trục tròn đặc có đường kính tiết diện d , liên kết và chịu lực như trên hình 5 Biết

cm / kN 10



 Yêu cầu: 1/ Xác định phản lực liên kết tại A, B; 2/ Vẽ các biểu đồ nội lực; 3/ Xác định

d theo điều kiện bền (bỏ qua ảnh hưởng của lực cắt)

=90kN.m

Câu 7: (1,5 điểm) Xác định tải trọng cho phép  P để ngàm kẹp thõa bền tại mặt cắt a-a cho trên hình 7 Biết vật liệu có ứng suất cho phép   2

cm / kN 15



Ghi chú: Cán bộ coi thi không được giải thích đề thi

[G1.1]: Xác định được các phản lực liên kết Xác định được các thành phần nội lực

[G1.2]: Vẽ và giải thích được ý nghĩa của các biểu đồ nội lực trong bài toán thanh

bằng phương pháp mặt cắt biến thiên và phương pháp vẽ nhanh Câu 5 [G2.1]: Tính ứng suất tại một điểm trên mặt cắt ngang của thanh chịu kéo-nén đúng

tâm, thanh chịu xoắn-chịu cắt và thanh chịu uốn Vẽ được qui luật phân bố của các

thành phần ứng suất trên mặt cắt ngang Giải được ba bài toán cơ bản của sức bền

vật liệu Áp dụng được nguyên lý cộng tác dụng trong trường hợp chịu lực phức tạp

Câu 1, 3, 4, 5, 7

[G2.2]: Trình bày được các cách tính chuyển vị cho bài toán thanh Tính được

chuyển vị theo phương trình tương thích biến dạng Giải được các bài toán siêu tĩnh

bằng phương pháp tương thích biến dạng

Câu 2, 3, 6

[G3.1]: Đọc hiểu các tài liệu sức bền vật liệu bằng tiếng Anh Câu 4, 6

Hình 7

a-a

Ngày 03 tháng 06 năm 2016

Thông qua bộ môn

(ký và ghi rõ họ tên)

Phạm Tấn Hùng

ĐÁP ÁN SBVL Mã môn học: STMA230521 Đề số: 70 Học kỳ: II năm học: 2015-2016 (ĐA có 04 trang)

Câu 1: ( 1 Điểm)

Xét thanh AB:

m 25 , 1 m 1 75 ,

0

BC 2 2  ; cos1 / 1 , 250 , 8

0,25đ

0 m 2 P m 1 P m 3 8 , 0 N A

/

 

F

P 25 , 1 F

N B

max

 

kN 48 kN 25 , 1

12 5 25 , 1

F

Câu 2: ( 1,5 Điểm)

Hệ siêu tĩnh bậc 1, chọn hệ cơ bản như hình vẽ:

Phương trình chính tắc: 11 X 1P 0X 1P /11

0,25đ

Xét thanh BC:

0 a X a P a N A

/

m  B   1 

0,25đ

  

EF

Pa 2 F 3 E

a 3 P

P

EF

a 7 F 2 E

a 2 1 1 F 3 E

a 2 3 3

P 2857 , 0 P 7

2 X

N C  1  

P 1429 , 0 P 7

1 P 7

2 3 P

N B   

Câu 3: ( 1,5 Điểm)

Hình 2b

X 1

N B

Y A

Hình 2a

X 1

Hình 1

Y A

X A

N B



Biểu đồ moment xoắn:

0,5đ

 













 z max z max 3 3 3

cm kN 25 d

, 0

m N 250 d

, 0

M W

M

  0 , 2 9 kN / cm 2 , 4037 cm

cm kN 25 2

, 0

cm kN 25

2





Chọn d2 , 41 cm

0,5đ









GJ

mm 500 m N 150 GJ

mm 400 m N 175 GJ

mm 500 m

N

250

AD















2

0, 0445

AD

rad

0,5đ

Câu 4: ( 1,5 Điểm)

Chọn trục x như hình vẽ:

0,25đ

mm 5 , 97 mm

30 mm 300 mm 300 mm 30

mm 30 mm 300 mm 15 mm 300 mm 30 mm

180









mm

5

,

97

y B ; y C 97 , 5 mm30 mm67 , 5 mm

0,25đ

12

30 300 mm 300 mm 30 mm 5 , 97 180 mm

12

300

.

30

3

4

xG 190687500 mm

J 

0,25đ 4

190687500

xG

2 4

4 B

xG

B

mm

kN 046 , 0 mm 5 , 97 mm 190687500

mm kN 10 9 y

J



2 4

4 C

xG

C

mm

kN 032 , 0 mm 5 , 67 mm 190687500

mm kN 10 9 y

J



Câu 5: ( 1,5 Điểm)

Hình 4

x G

G

y C

y G

y A

Hình 3

(M z )

150N.m 175N.m

250N.m

Xét thanh AB:

0 mm 600 N 300 mm 200 N 450 mm 900 Y

A

/

0 mm 300 N 300 mm 700 N 450 mm 900

.

Y

B

/

0,25đ

Biểu đồ lực cắt:

0,5đ

Biểu đồ moment uốn:

0,5đ

 

   x max 3 

x

max

x

M W

M

  0 , 1 10 kN / cm 1 , 7099 cm

cm kN 5 1

, 0

M

2





Câu 6: ( 1,5 Điểm)

Xét trường hợp "m", vẽ biểu đồ moment uốn (M m ):

0,5đ

Xét trường hợp "k", vẽ biểu đồ moment uốn (M k ):

0,5đ

EI

Pa 216 5

a 21 3

2 a Pa 6 2

1 5

a 21 5

a 2

1 a Pa 6 5

a 3

2 a 6 Pa

6

.

2

1

EI

1

y

3























Câu 7: ( 1,5 Điểm)

"k"

P k =1

(M k ) 21a/5

9a/5

Hình 6b

Hình 6a

(M m )

6Pa

A

EI

"m"

3.10 4 N.mm

m

5.10 4 N.mm

m

(M x )

Hình 5c

Hình 5b

250N

200N

100N

(Q y )

Hình 5a

Xét phần dưới từ mặt cắt a-a Chọn trục x như hình vẽ:

P

N ; MP200 mmy C

0,25đ

mm 26 mm

400 mm

600

mm 400 mm 5 mm 600 mm

40

2 2









 ; y max k 26 mm; y max n 70 mm26 mm44 mm;

2 3 2

mm

600

F   ; MP200 mm26 mm226 P mm

0,25đ

3 2

2 2 4

3

12

10 40 mm 600 mm 26 40 mm 12

60

.

10

2 2

4 2

3

k max xC max

cm

1 P 33 , 1 mm

1 P 0133 , 0 mm 26 mm 33 , 477333

mm P 226 mm

10

P y

J

M F



2 2

4 2

3

n max xC min

cm

1 P 98 , 1 mm

1 P 0198 , 0 mm 44 mm 33 , 477333

mm P 226 mm

10

P y

J

M

F



 

cm

1 P 98

,

kN 5757 , 7 cm 98 , 1

cm / kN 15 cm 98 , 1

2



Chọn  P 7 , 57 kN 0,25đ

Hình 7

P N=P

M=P(200mm+y C )