《工程力学》综合复习资料【全】(共41页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上工程力学综合复习资料 (部分题无答案)目录 第一章 基本概念与受力图-13题第二章 汇交力系与力偶系-6 题第三章 平面一般力系-11题第四章 材料力学绪论- 9 题第五章 轴向拉伸与压缩-12题第六章 剪切-7 题第七章 扭转- 8 题第八章 弯曲内力- 8 题第九章 弯曲强度-17题第十章 弯曲变形- 8题第十一章 应力状态与强度理论- 9题第十二章 组合变形-10题第十三章 压杆稳定-9题专心-专注-专业第一章 基本概念与受力图(13题)(1-1)AB梁与BC梁,在B处用光滑铰链连接,A端为固定端约束,C为可动铰链支座约束,试分别画出两个梁的分离体受力图。qmA
2、BC解答: (1) 确定研究对象:题中要求分别画出两个梁的分离体受力图,顾名思义,我们选取AB梁与BC梁作为研究对象。(2) 取隔离体:首先我们需要将AB梁与BC梁在光滑铰链B处进行拆分,分别分析AB与BC梁的受力。(3) 画约束反力:对于AB梁,A点为固端约束,分别受水平方向、竖直方向以及固端弯矩的作用,B点为光滑铰链,受水平方向、竖直方向作用力,如下图a所示。对于BC梁,B点受力与AB梁的B端受力互为作用力与反作用力,即大小相等,方向相反,C点为可动铰链支座约束,约束反力方向沿接触面公法线,指向被约束物体内部,如下图所示。qBXBYBRCCYAXAYBmMA答:XBPOAB(1-2)画圆柱
3、的受力图(光滑面接触) 解答:(1) 确定研究对象:选取圆柱整体作为研究对象。(2) 画约束反力:根据光滑接触面的约束反力必通过接触点,方向沿接触面公法线,指向被约束物体内部作出A、B点的约束反力,如下图所示。PNAOABNB答:(1-3)已知:连续梁由AB梁和BC梁,通过铰链B连接而成,作用有力偶m,分布力q 。试画出: AB梁和BC梁的分离体受力图。BAmqaaaaCCBmqABMA答:(1-4)已知:梁AB 与BC,在B处用铰链连接,A端为固定端,C端为可动铰链支座。 试画: 梁的分离体受力图。45oBAqPC答: ( 1-5 ) 结构如图所示,受力P 。DE为二力杆,B为固定铰链支座,
4、A为可动铰链支座,C为中间铰链连接。试分别画出ADC杆和BEC杆的受力图。XAYAFDEDCAPFCBCPBEYBFCAFEDXBDECBAP ( 1-6) 已知刚架ABC,承受集中载荷P和分布力q ,刚架尺寸如图所示,A为固定端约束,试画出刚架受力图。PqLaBC答:(1-7)平面任意力系作用下,固定端约束可能有哪几个反力?平面任意力系作用下,固定端约束可能包括:X、Y方向的约束反力和作用在固定端的约束力偶距。( 1-8 )作用力与反作用力中的两个力和二力平衡原理中的两个力有何异同?两种情况共同点:两力等值、反向、共线。不同点:前者,作用于不同物体。后者,两力作用于同一物体。( 1-9 )理
5、想约束有哪几种?理想约束主要包括:柔索约束、光滑接触面约束、光滑圆柱铰链约束、辊轴铰链约束、光滑球形铰链约束、轴承约束等。( 1-10)什么是二力构件?其上的力有何特点?二力构件指两点受力,不计自重,处于平衡状态的构件。特点:大小相等,方向相反且满足二力平衡条件。( 1-11 )什么是约束?若一物体的位移受到周围物体的限制,则将周围物体称为该物体的约束。约束施加于被约束物体的力称为约束力,有时也称为约束反力或反力。( 1- 12 ) 光滑接触面约束的反力有何特点?光滑接触面约束的约束力方向沿接触面的公法线且指向物体,接触点就是约束力的作用点。(1-13)什么是二力平衡原理?作用在刚体上的两个力
6、平衡的必要与充分条件是:两个力大小相等,方向相反,并沿同一直线作用。第二章 简单力系(6题)(2-1)下图所示结构中,AB 和BC杆为二力杆, 已知集中载荷P为铅垂方向。试求AB杆和BC的拉力。 PABC300600解答:首先选取节点B为研究对象,其受力图如下图所示,此力系为平面汇交力系,集中载荷P为已知,方向沿铅垂方向,其余两个力与未知,假设与均为拉力,方向沿二力杆远离节点B,作直角坐标系Bxy,平衡方程为: BPXYYY解得:NAB=0.866P (拉力), NBC=0.5P(拉力)60o30o30o60oF3F2F1CBA(2-2)已知:AB与AC杆不计自重,A、B、C处为铰链连接,F1
7、=400 kN , F2=300 kN , F3=700 kN 。试求:AB与AC杆所受力。解:作下图所示坐标系,假设AB与AC杆所受力均为拉力,根据三角形角度关系,分别列出X、Y方向的平衡方程为: 联立上面两个方程,解得:NAB=-581.5 kN (负号代表压力)NAC=-169.1 kN (负号代表压力)(2-3)平面汇交力系的平衡条件是什么?平面汇交力系的平衡条件:力系的合力等于零,或力系的矢量和等于零,即:(2-4)求下图所示的P力对A点之矩()?PA解答:求力对A点之矩时,我们首先将P力分解为与A点相平行以及垂直的方向的两个力,根据力对点之矩的定义,P力与A点相平行的分解力通过A点
8、,故不产生力矩,只有P力与A点相垂直的分解力产生力矩,即:()P sinL(2-5)什么是合力投影定理?合力在某轴的投影等于各分力在同一坐标轴投影的代数和。(2-6) 试说明下图中两个力四边形在本质上有何不同?(b)F3F4(a)F2F3F4 答:(a)图表示四个力组成平衡力系。(b)图中,F4是其它三个力的合力。第三章 平面一般力系(11题)(3-1)已知:右端外伸梁ABC,受力P、Q和q 。A为固定铰链支座,B为可动铰链支座。qaABCLQP试求:A和B处的约束反力。解答:以右端外伸梁ABC为研究对象,画受力图,如下图所示。其中A为固定铰链支座,故RA的方向未定,将其分解为XA、YA;B为
9、可动铰链支座,RB的方向垂直于支撑面,P、Q和q为主动力,列出平衡方程: AQLCaq AABB 最后解得:(负号说明XA方向向左)aABC2 aF=2qaMe= qa2P= qaq(3-2) 已知:右端外伸梁ABC,受力P、F 、Me 、q。A为固定铰链支座,B为可动铰链支座。试求:A和B处的约束反力。 C解答:以右端外伸梁ABC为研究对象,画受力图,如下图所示。其中A为固定铰链支座,故RA的方向未定,将其分解为XA、YA;B为可动铰链支座,RB的方向垂直于支撑面,P、F 、Me 、q为主动力,列出平衡方程: P= qaA2aaq Me= qa2CF=2qaAABB 最后解得:(负号说明XA
10、方向向左)YA=qa(向上) RB=2qa(向上)(3-3)已知:简支梁AB,中点C 处有集中力P,AC段有均匀分布力q,DB段有线性分布力,其最大值为q 。求:A、B两处的约束反力。(先画出受力图)q2 aaaADCBPq(3-4)一端外伸梁如图所示,已知,3。试求梁的约束反力。CAB3aa 提示:必须先画出梁的受力图,明确写出平衡方程。解答:以外伸梁ABC为研究对象,画受力图,如下图所示。其中A为固定铰链支座,故RA的方向未定,将其分解为XA、YA;B为可动铰链支座,RB的方向垂直于支撑面,q为主动力,列出平衡方程: qA3aa CAABB 最后解得:YA=(4/3)qa ,RB=(8/3
11、)qaM=4qa2ABCaa(3-5)求梁的约束反力。(3-6)已知:桥梁桁架如图所示,节点载荷为P=1200 kN、Q =400 kN。尺寸a =4 m ,b =3 m 。试求:、杆的轴力。(提示:先求支座反力,再用截面法求三根杆的轴力)BCADPQbaaa解答:以整体为研究对象,画受力图,如下图所示。其中A为固定铰链支座,故RA的方向未定,将其分解为XA、YA;B为可动铰链支座,RB的方向垂直于支撑面,Q、P为主动力,列出平衡方程: 解得:XA=-Q=-400 kN (负号说明XA方向向左) YA =(Pa-Qb)/3a = 300kN(向上) RB=(2Pa+Qb)/3a=900kN(向
12、上)EbQAaaaABDCABP然后利用截面法进行解题,作-截面如图所示,分别有、杆的轴力为N1、N2、N3,假设方向均为拉力,列平衡方程为:首先以左半部分为研究对象,对E点取矩有: (拉力)对D取矩有: (负号代表压力)对A取矩有: (拉力) ( 3-7 )已知:梁ABC与梁CD ,在C处用中间铰连接,承受集中力P 、分布力q、集中力偶 m ,其中P =5 kN , q =2.5 kNm , m =5 kNm 。试求A 、B 、C处的支座反力。2m2m1mD1m1 mABCFEPqm1m(3-8)梁及拉杆结构如图所示,已知,3。CRBDABD3RA求固定铰链支座A及拉杆BD的约束反力 及。答
13、:RA=(4/3)qa ,RBD=(8/3)qa(3-9)已知:连续梁由AB梁和BC梁,通过铰链B连接而成. m =10 kNm,q=2 kN/m ,a=1 m . 求:A、B、C处的约束力BAmqaaaaC(3-10) Mo(F)=0 ”是什么意思?平面力系中各力对任意点力矩的代数和等于零。(3-11) 什么是平面一般力系?各力的作用线分布在同一平面内的任意力系。第四章 材料力学绪论(9题)(4-1)材料的基本假设有哪几个?(4-2)杆件有哪几种基本变形?对每种基本变形,试举出一个工程或生活中的实际例子。(4-3)材料力学的主要研究对象是什么构件?(4-4)什么是弹性变形?什么是塑性变形?(
14、4-5)什么是微元体?它代表什么?(4-6)什么是内力?有几种内力素?各内力素的常用符号?(4-7)什么是应力?有几种应力分量?各应力分量的常用符号?应力的常用单位?(4-8)什么是应变?有几种应变分量?各应变分量的常用符号?为什么说应变是无量纲的量?(4-9)什么是强度失效?刚度失效?稳定性失效?(4-1)在材料力学中,对于变形固体,通常有以下几个基本假设:(1)材料的连续性假设,认为在变形固体的整个体积内,毫无空隙地充满着物质。(2)材料的均匀性假设,认为在变形固体的整个体积内,各点处材料的机械性质完全一致。(3)材料的各向同性假设,认为固体在各个方向上的机械性质完全形同。(4)构件的小变
15、形条件(4-2)、杆件的基本变形包括:拉伸或压缩,剪切,扭转,弯曲,具体工程实例大家可以进行思考。(4-3)、材料力学主要研究变形固体,即变形体。(4-4)、固体受力后发生变形,卸除荷载后可以消失的变形,称为弹性变形。当荷载超过一定限度时,卸除荷载后,仅有部分变形消失掉,部分变形不能消失而残留下来,这种变形称为塑性变形或残余变形。(4-5)、在构件内围绕某点,用三对互相垂直的截面,假想地截出一个无限小的正六面体,以这样的正六面体代表所研究的点,并称为微小单元体。(4-6)、无论构件是否受载,构件内部所有质点间总存在有相互作用的力。这种力称为内力。有六种内力素,常用符号为:。(4-7)、在微小面
16、积上分布内力的平均集度称为此微小面积上的平均应力。分为正应力(用表示)与剪应力(用表示),常用单位:(4-8)、单位长度应力变化量称为应变,分为线应变(用表示)与角应变或剪应变(用表示),它们都是度量受力构件内一点变形程度的基本量。(4-9)、强度失效:构件所受荷载大于本身抵抗破坏的能力;刚度失效:构件的变形,超出了正常工作所允许的限度;稳定性失效:构件丧失原有直线形式平衡的稳定性。第五章 轴向拉伸与压缩(12题)(5-1)弹性模量E的物理意义?弹性模量E表征材料对弹性变形的抵抗能力,是材料机械性能的重要指标。(5-2)EA是什么?物理意义?EA称为拉、压杆截面的抗拉刚度。(5-3)脆性材料和
17、塑性料如何区分?它们的破坏应力是什么?(5-4)轴向拉伸与压缩杆件的胡克定律公式如何写?说明什么问题?,表述了弹性范围内杆件轴力与纵向变形间的线性关系,此式表明,当N、l和A一定时,E愈大,杆件变形量愈小。(5-5)p、e 、S、b-代表什么?p比例极限;e弹性极限;S屈服极限或者流动极限;b强度极限(5-6)什么是5次静不定结构? 未知力的个数多于所能提供的独立的平衡方程数,且未知力个数与独立的平衡方程数之差为5,这样的结构称为5次静不定结构。(5-7)已知:拉杆AB为圆截面,直径d=20mm,许用应力=160MPa 。P=15kN=22.8OABC 试求:校核拉杆AB的强度。 解题提示:根
18、据前面第三章学过的平衡条件,以点A为研究对象,分别列X、Y方向的平衡方程: 解得:NAB=38.71kN又由于拉杆AB为圆截面,直径d=20mm,所以拉杆AB的面积为314.16mm所以:123 MPa =160MPa ,满足强度要求(5-8)下图所示结构中,AB为钢杆,横截面面积为A1=500 mm2, 许用应力为1=5 0 0 MPa 。BC杆为铜杆,横截面面积为A2=7 0 0 mm2 ,许用应力2=1 0 0MPa 。已知集中载荷P为铅垂方向。试根据两杆的强度条件确定许可载荷P。答:1、N1、N2P的静力平衡关系 N1 = 0.8 6 6 P N2 = 0.5 P 2、由1杆强度条件求
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