材料力学习题答案(共67页).doc
《材料力学习题答案(共67页).doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《材料力学习题答案(共67页).doc(67页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上第二章 轴向拉伸与压缩 2-1 试求图示直杆横截面1-1、2-2、3-3上的轴力,并画出轴力图。 2-2 图示中部对称开槽直杆,试求横截面1-1和2-2上的正应力。解: 1轴力 由截面法可求得,杆各横截面上的轴力为 2应力 MPaMPa MPaMPa 2-3 图示桅杆起重机,起重杆AB的横截面是外径为、内径为的圆环,钢丝绳BC的横截面面积为。试求起重杆AB和钢丝绳BC横截面上的应力。解: 1轴力 取节点B为研究对象,受力如图所示,: : 由此解得: kN, kN 2应力 起重杆横截面上的应力为 MPaMPa 钢丝绳横截面上的应力为MPaMPa 2-4 图示由铜和钢两种
2、材料组成的等直杆,铜和钢的弹性模量分别为和。若杆的总伸长为,试求载荷F和杆横截面上的应力。钢铜解: 1横截面上的应力 由题意有 由此得到杆横截面上的应力为 MPaMPa 2载荷 NkN 2-5 图示阶梯形钢杆,材料的弹性模量,试求杆横截面上的最大正应力和杆的总伸长。解: 1最大正应力 由于杆各横截面上的轴力相同,故杆横截面上的最大正应力发生在BC段的任一横截面上,即 2杆的总伸长 G 2-6 图示电子秤的传感器为一空心圆筒形结构,圆筒材料的弹性模量。在秤某一沿圆筒轴向作用的重物时,测得筒壁产生的轴向线应变。试求此重物的重量G。解:圆筒横截面上的轴力为 由胡克定律 可以得到此重物的重量为 第三章
3、 材料的力学性质 拉压杆的强度计算 3-1 图示水压机,若两根立柱材料的许用应力为,试校核立柱的强度。解: 立柱横截面上的正应力为 所以立柱满足强度条件。 3-2 图示油缸盖与缸体采用6个螺栓连接。已知油缸内径,油压。若螺栓材料的许用应力,试求螺栓的内径。解: 由于内压的作用,油缸盖与缸体将有分开的趋势,依靠六个螺栓将它们固定在一起。 油缸盖受到的压力为 由于6个螺栓均匀分布,每个螺栓承受的轴向力为 由螺栓的强度条件 可得螺栓的直径应为 3-3 图示铰接结构由杆AB和AC组成,杆AC的长度为杆AB长度的两倍,横截面面积均为。两杆的材料相同,许用应力。试求结构的许用载荷。解:由: 可以得到:即A
4、C杆比AB杆危险,故 kN kN由: 可求得结构的许用载荷为 kN 3-4 承受轴力作用的等截面直杆,若任一截面上的切应力不超过,试求此杆的最小横截面面积。解:由切应力强度条件可以得到mm2mm2 3-5 试求图示等直杆AB各段内的轴力。解: 为一次超静定问题。设支座反力分别为和 由截面法求得各段轴力分别为 , 静力平衡方程为: 变形协调方程为 物理方程为 , , 由联立解得:,故各段的轴力分别为:,。 3-6 图示结构的横梁AB可视为刚体,杆1、2和3的横截面面积均为A,各杆的材料相同,许用应力为。试求许用载荷。解: 为一次超静定问题。 由对称性可知,。 静力平衡条件: 变形协调条件: 即
5、即 由解得: 由AD、BF杆强度条件,可得该结构的许用载荷为 3-7 图示铰接正方形结构,各杆的材料均为铸铁,其许用压应力与许用拉应力的比值为,各杆的横截面面积均为A。试求该结构的许用载荷。 解: B点受力如图(a)所示,由平衡条件可得: 由对称性可知,AD、BD、AC、BC四杆受拉,拉力均为,由拉杆的强度条件 可得 D点受力如图(b)所示,由平衡条件可得: CD杆受压,压力为,由压杆的强度条件 可得 由可得结构的许用载荷为。 3-8 图示横担结构,小车可在梁AC上移动。已知小车上作用的载荷,斜杆AB为圆截面钢杆,钢的许用应力。若载荷F通过小车对梁AC的作用可简化为一集中力,试确定斜杆AB的直
6、径d。解: 由几何关系,有 取AC杆为研究对象: 由此可知:当时, 由 可得 3-9 图示联接销钉。已知,销钉的直径,材料的许用切应力。试校核销钉的剪切强度,若强度不够,应改用多大直径的销钉。解: 1校核销钉的剪切强度 MPaMPa 销钉的剪切强度不够。 2设计销钉的直径 由剪切强度条件,可得 mmmm 3-10 图示凸缘联轴节传递的力偶矩为,凸缘之间用四个对称分布在圆周上的螺栓联接,螺栓的内径,螺栓材料的许用切应力。试校核螺栓的剪切强度。解: 设每个螺栓承受的剪力为,则由 可得 螺栓的切应力 MPaMPa 螺栓满足剪切强度条件。 3-11 图示矩形截面木拉杆的接头。已知轴向拉力,截面的宽度,
7、木材顺纹的许用挤压应力,顺纹的许用切应力。试求接头处所需的尺寸l和a。解:1 由挤压强度条件可得mmmm2 由剪切强度条件可得mmmm 3-12 图示螺栓接头。已知,螺栓的许用切应力,许用挤压应力。试求螺栓所需的直径d。解:1 由螺栓的剪切强度条件可得mmmm2 由螺栓的挤压强度条件可得mmmm综合1、2,螺栓所需的直径为mm。 3-13 图示结构的AB杆为刚性杆,A处为铰接,AB杆由钢杆BE与铜杆CD吊起。已知CD杆的长度为,横截面面积为,铜的弹性模量;BE杆的长度为,横截面面积为,钢的弹性模量。试求CD杆和BE杆中的应力以及BE杆的伸长。解:为一次超静定问题。 静力平衡条件: : 变形协调
8、方程:即: 即: 由解得: 各杆中的应力: 钢杆伸长: 3-14 由两种材料粘结成的阶梯形杆如图所示,上端固定,下端与地面留有空隙。铜杆的,;钢杆的,在两段交界处作用有力F。试求:(1) F为多大时空隙消失;(2) 当时,各段内的应力;(3) 当且温度再上升时,各段内的应力。钢铜 解: 1由可得 NkN 2当时,空隙已消失,并在下端产生支反力,如图所示,故为一次超静定问题。 (1) 静力平衡方程: 即 (2) 变形协调方程: 即: 即: 由解得: kN, kN MPaMPa MPaMPa 3当且温度再上升20时,仍为一次超静定问题,此时静力平衡方程仍为式,而变形协调方程为即即: 由解得: kN
9、, kN MPa MPa第五章 梁的基础问题 5-1 试用截面法求图示梁中横截面上的剪力和弯矩。解:(a) 将梁从n-n横截面处截开,横截面的形心为O,取右半部分为研究对象,设n-n横截面上的剪力弯距方向如图所示。: , : , (b) 对整个梁: , 将梁从n-n横截面处截开,横截面的形心为O,取左半部分为研究对象,设n-n横截面上的剪力弯距方向如图所示。: : 5-2 试用截面法求图示梁中1-1横截面和2-2横截面上的剪力和弯矩。设1-1横截面和2-2横截面无限接近于载荷作用位置。解:(a) 以整个梁为研究对象,求得支反力: 由截面法,分别以1-1横截面的左半部分和2-2横截面的右半部分为
10、研究对象,求得: , , (b) 以整个梁为研究对象,求得支反力: ,由截面法,分别以1-1横截面的左半部分和2-2横截面的右半部分为研究对象,求得: , , 5-3 试写出图示梁的内力方程,并画出剪力图和弯矩图。(a)解: 1求支反力: , : , 2列内力方程 3作内力图(b) 解: 1求支反力: , : , 2列内力方程 3作内力图 5-4 试画出图示梁的剪力图和弯矩图。 5-5 试用、M与q之间的微分关系判断图示梁的内力图形态,画出内力图,并求出和。(a)解:FQ图:AC段:为常数,且,FQ图从左到右为向下的斜直线,M图为向上凸的抛物线。M图:CB段:为常数,且,FQ图从左到右为向上的
11、斜直线,M图为向下凹的抛物线。 在C截面处,FQ图连续,M图光滑。(b)FAyFBy解: 1求支反力: , : , 2判断内力图形态并作内力图FQ图:AC段:为常数,且,FQ图从左到右为向下的斜直线,M图为向上凸的抛物线,在距端截面处,M取极大值。M图:CB段:,FQ图为水平直线,且,M图从左到右为向下的斜直线。在C截面处,FQ图连续,M图光滑。F(c)FByFAy 解: 1求支反力:, : , 2判断内力图形态并作内力图FQ图:AC段:为常数,且,图从左到右为向下的斜直线,M图为向上凸的抛物线。截面处,有集中力作用,图突变,M图不光滑。M图:CD段:为常数,且,图从左到右为向下的斜直线,M图
12、为向上凸的抛物线。DB段:,图为水平直线,且;图从左到右为向下的斜直线。(d)FByFAy 解: 1求支反力: ,: , 2判断内力图形态并作内力图图: AD段,为水平直线; DB段,从左到右为向下的斜直线。M图: AC段,且,从左到右为向上的斜直线; C截面处,有集中力偶作用,有突变; CD段,且,从左到右为向上的斜直线,且与AC段平行; DB段,为向上凸的抛物线; 在距B端截面处,M取极大值。5-6 图示起吊一根单位长度重量为q()的等截面钢筋混凝土梁,要想在起吊中使梁内产生的最大正弯矩与最大负弯矩的绝对值相等,应将起吊点A、B放在何处(即)?解:作梁的计算简图如图(b)所示,作梁的弯矩图
13、,图(c)所示。由,即 即 由此求得上述方程的非负解为 5-7 图示简支梁受移动载荷F的作用。试求梁的弯矩最大时载荷F的位置。解:设载荷F移动到距A支座为x位置,梁的弯距图如图(b)所示梁的最大弯矩发生在载荷F所在截面,其值为1、 求支反力:,2、做M图,并求Mmax 3、求Mmax最大时的位置由 由此求得 即:当移动载荷位于梁的中点时梁的最大弯矩max达到最大。 5-8 长度、横截面宽度、高度的薄钢尺,由于两端外力偶矩的作用而弯成中心角为的圆弧。已知钢的弹性模量,试求钢尺横截面上的最大正应力。解: 根据题意 , 可以得到 故钢尺横截面上的最大正应力为 5-9 图示矩形截面简支梁。试求1-1横
14、截面上a、b两点的正应力和切应力。FAy解: 1求1-1横截面上的剪力和弯矩: , 截面上的剪力和弯矩为:, 2求1-1横截面上a、b两点的应力 5-10 为了改善载荷分布,在主梁AB上安置辅助梁CD。若主梁和辅助梁的抗弯截面系数分别为和,材料相同,试求a的合理长度。解: 1作主梁AB和辅助梁CD的弯矩图 2求主梁和辅助梁中的最大正应力主 梁: 辅助梁: 3求的合理长度 最合理的情况为 即: 由此求得: 5-11 钢油管外径,壁厚,油的重度,钢的重度,钢管的许用正应力。若将油管简支在支墩上,试求允许的最大跨长l。解: 1油管的内径作油管的受力简图如图所示,其中 2求允许的最大跨长l 由,得到
15、允许的最大跨长为。 5-12 图示正方形截面悬臂木梁承受均布载荷作用。已知木材的许用正应力。现需要在梁的C截面中性轴处钻一直径为d的圆孔,试问在保证该梁强度的条件下,圆孔的最大直径d可达多少(不考虑圆孔处应力集中的影响)?解: 要保证在C截面钻孔后的梁的强度条件,即要求C横截面上的最大正应力不超过材料的许用正应力,故 由,可得 5-13 图示T形截面铸铁梁。已知铸铁的许用拉应力,许用压应力。试按正应力强度条件校核梁的强度。若载荷不变,将横截面由T形倒置成形,是否合理?为什么?解: 1求支反力,作弯矩图,并求和 2强度校核B截面: C截面: 3若横截面由T形倒置成形时,不合理。5-14 一矩形截
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 材料力学 习题 答案 67
限制150内