(完整)工程力学(静力学与材料力学)答案.pdf
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1、(完整)工程力学(静力学与材料力学)答案工程力学工程力学 静力学与材料力学静力学与材料力学(单辉祖单辉祖 谢传锋谢传锋 著)著)高等教育出版社高等教育出版社 课后答案课后答案1-1 试画出以下各题中圆柱或圆盘的受力图。与其它物体接触处的摩擦力均略去。F FOOBW WAW WAB(a)(b)BOW WBOW WAA(d)(e)解:F FBOOW WAF FBW WF FABF FAF FB(a)(b)F FBF FBF FAAOW WBOW WAF FA(d)(e)12 试画出以下各题中AB杆的受力图。AAECCW WW WDDBB(a)(b)AF FCABCAOW W(c)F FOAOF F
2、AW W(c)ACW WB(c)0(完整)工程力学(静力学与材料力学)答案解:AAF FAF FEEF FAACCF FDF FW WDCDW WDBBW WBF FBF FBF FB(a)(b)(c)AF FF FAACF FAF FBBCW WB(d)F FB(e)1-3 试画出以下各题中 AB 梁的受力图。q qF FABACACBCDBW WW WD(a)(b)(c)F FACBDq qF FW WABA D B(d)(e)解:q qF FAF FBF FABCACBADBF FBW WW WF FCF FCF FD(a)(b)(c)1(完整)工程力学(静力学与材料力学)答案F FF
3、FAADW WF FBCBABq qF FF FBx1-4 试画出以下各题中指定物体的受力图.F FAF FDF FBy(a)拱 ABCD;(b)半拱 AB 部分;(c)踏板(e)AB;(d)杠杆 AB;(e)方板 ABCD;(f)节点 B.(d)D(d)BC(e)C(f)(a)AF FCDW WBW WA(b)AW WDAF FBCF FBDB(c)ABAF FDD 解:F FCBF FB(d)ACDW WC(e)BF FBF FBC(f)F FAxF FAy(a)F FAF FDF FA(b)CF FAB(c)AW WDAF FBCF FBF FBDF FDF FBAF FF FABBW
4、W15 试画出以下各题中指定物体的受力图。(a)结点A,结点B;(b)圆柱A和B及整体;(c)半拱AB,半拱BC及整体;(d)杠杆AB,切刀CEF及整体;(e)秤杆AB,秤盘架BCD及整体。BW WABP PP PA2(完整)工程力学(静力学与材料力学)答案F FABDF FW W1W W2ACEFCB(c)(d)AOBDG GCCW W(e)解:(a)F FATF FBTF FABABF FBAF FW WA(b)F FCCAF FAAF FBBP PP PBF FCCP PF FBP P(c)F FNF FF FBF FBxF FBxBBW WF FByF FBy1W W2W W1W W2
5、AF FAxF FCxCAF FAxF FCxCF FAyF FCyF FAyF FCy(d)AAF FDDF FF FCCEFCBF FCEFCB3(完整)工程力学(静力学与材料力学)答案(e)F FBAW WF FOxF FOyOBF FBF FCCW WF FCBG GDAF FOxF FOyCCOBG GD2-2 杆AC、BC在C处铰接,另一端均与墙面铰接,如图所示,F F1和F F2作用在销钉C上,F1=445 N,F2=535 N,不计杆重,试求两杆所受的力。BC34A30oF F1 1F F2 2解:(1)取节点 C 为研究对象,画受力图,注意AC、BC都为二力杆,F FBCBC
6、CF F2x xy yF FACACF F1(2)列平衡方程:4F F0F FF FACACsin60o oF F20y y153F F0F FF FBCBCF FACACcos60o o0 x x15F FACAC207 N NF FBCBC164 N NAC与BC两杆均受拉。2-6如图所示结构由两弯杆ABC和DE构成。构件重量不计,图中的长度单位为 cm。已知F=200 N,试求支座A和E的约束力。664F FC8BDAE4(完整)工程力学(静力学与材料力学)答案解:(1)取DE为研究对象,DE为二力杆;FD=FEEF FEF FDD(2)取ABC为研究对象,受力分析并画受力图;画封闭的力
7、三角形:BF FF FAD33AF FD4F FAF FA AF FD DF FE EF FF FD15F F166.7N N2331 已知梁AB上作用一力偶,力偶矩为M,梁长为l,梁重不计。求在图a,b,c三种情况下,支座A和B的约束力All/2l/2M Ml/3M MBlAlBA(a)M MB(b)(c)解:(a)受力分析,画受力图;A、B处的约束力组成一个力偶;l/2M MBlAF FAF FB列平衡方程:5(完整)工程力学(静力学与材料力学)答案M M0F FB Bl l M M0F FB BF FA AF FB BM Ml lM Ml l(b)受力分析,画受力图;A、B处的约束力组成
8、一个力偶;l/3M MBlAF FAF FB列平衡方程:M M0F FB Bl l M M0F FB BM MF FA AF FB Bl l(c)受力分析,画受力图;A、B处的约束力组成一个力偶;F FAAll/2M Ml lM MB列平衡方程:F FBM M0F FB Bl l cosM M0F FB BM MF FA AF FB Bl lcosM Ml lcos32 在题图所示结构中二曲杆自重不计,曲杆AB上作用有主动力偶,其力偶矩为M,试求A和C点处的约束力.A3aaBaCM Ma解:(1)取BC为研究对象,受力分析,BC为二力杆,画受力图;F FBBCF FC6(完整)工程力学(静力学
9、与材料力学)答案F FB BF FC C(2)取AB为研究对象,受力分析,A、B的约束力组成一个力偶,画受力图;F FAAM MBF FB41试求题 4-1 图所示各梁支座的约束力。设力的单位为 kN,力偶矩的单位为 kNm,长度单位为 m,分布载荷集度为 kN/m。(提示:计算非均布载荷的投影和与力矩和时需应用积分)。C0.80.82M MM MF FB B3a aa aM M0F FB B0.3542a a2 2a aM MF FA AF FC C0.354a aM M02AC0.70.8BD0.50.40.4(b)q q=2AM=M=3C12B30o(c)q q=20A0.80.8M M
10、=8B20D0.8(e)解:(b):(1)整体受力分析,画出受力图(平面任意力系);yF FAxAxA2BC0.70.80.8F FA yA yD0.50.4x7F FB B0.4(完整)工程力学(静力学与材料力学)答案(2)选坐标系Axy,列出平衡方程;F Fx x0:F FAxAx0.4 0F FAxAx0.4 kNM MA A(F F)0:20.8 0.5 1.6 0.4 0.7 F FB B20F FB B0.26 kNF Fy y0:F FAyAy20.5 F FB B0F FAyAy1.24 kN约束力的方向如图所示。(c):(1)研究AB杆,受力分析,画出受力图(平面任意力系);
11、yq q=22 dxAM=M=3BF FAxAxCdxx30oxF FA yA y12F FB B(2)选坐标系Axy,列出平衡方程;M M2B B(F F)0:F FAyAy3302dxdxx x0F FAyAy0.33 kNF F2y y0:F FAyAy02dxdxF FB Bcos30o o0F FB B4.24 kNF Fx x0:F FAxAxF FB Bsin 30o o0F FAxAx2.12 kN约束力的方向如图所示。(e):(1)研究 CABD杆,受力分析,画出受力图(平面任意力系);20 dxyq q=20F FM M=820AxAxCdxABDx0.8xF FA yA
12、y0.80.8F FB B0.8(2)选坐标系Axy,列出平衡方程;F Fx x0:F FAxAx08(完整)工程力学(静力学与材料力学)答案M MA A(F F)0:20dxdxx x8F FB B1.6 202.4 000.8F FB B21 kNF F约束力的方向如图所示。y y0:20dxdxF FAyAyF FB B20000.8F FAyAy15 kN4-5AB梁一端砌在墙内,在自由端装有滑轮用以匀速吊起重物D,设重物的重量为G,又AB长为b,斜绳与铅垂线成角,求固定端的约束力。AbBD解:(1)研究AB杆(带滑轮),受力分析,画出受力图(平面任意力系);F FAxAxM MA A
13、AF FA yA yG GBxbyG G(2)选坐标系Bxy,列出平衡方程;F FF Fy yx x0:-F FAxAxG G sin0F FAxAxG G sin0:F FAyAyG GG G cos0F FAyAyG G(1 cos)M M约束力的方向如图所示.B B(F F)0:M MA AF FAyAyb bG GR RG GR R0M MA AG G(1 cos)b b416 由AC和CD构成的复合梁通过铰链C连接,它的支承和受力如题416图所示。已知均布载荷集度q=10kN/m,力偶M=40 kNm,a=2 m,不计梁重,试求支座A、B、D的约束力和铰链C所受的力。ABq qCyq
14、dxaq qaM MD解:(1)研究CD杆,受力分析,画出受力图(平面平行力系);aM MaDx9C(完整)工程力学(静力学与材料力学)答案(2)选坐标系Cxy,列出平衡方程;M Ma aC C(F F)0:-0q qdxdxx xM MF FD D2a a0F FD D5 kNF Fy y0:F Fa aC C0q qdxdxF FD D0F FC C25 kN(3)研究ABC杆,受力分析,画出受力图(平面平行力系);y qdxq qABxF FA AaF FB BxF FCC Cadx(4)选坐标系Bxy,列出平衡方程;M Ma aB B(F F)0:F FA Aa aq qdxdxx x
15、F F0C Ca a0F FA A35 kNF Fa ay y0:F FA A0q qdxdxF FB BF FC C0F FB B80 kN约束力的方向如图所示。8-1 试求图示各杆的轴力,并指出轴力的最大值.F FF FF F2F F(a)(b)2kN3kN2kN3kN2kN1kN(c)(d)解:(a)(1)用截面法求内力,取 1-1、2-2 截面;F F1F F2(2)取 11 截面的左段;12F F1F FN1110(完整)工程力学(静力学与材料力学)答案F F(3)取 22 截面的右段;F FN2x x0F FF FN N 10F FN N 1F F22F Fx x0F FN N 2
16、0F FN N 20(4)轴力最大值:F FN N maxF F(b)(1)求固定端的约束反力;F F12F F2F FR R12F Fx x0F F2F FF FR R0F FR RF F(2)取 1-1 截面的左段;F F1F FN11F Fx x0F FF FN N 10F FN N 1F F(3)取 22 截面的右段;F F2N2F FR R2F Fx x0F FN N 2F FR R0F FN N 2F FR RF F(4)轴力最大值:F FN N maxF F(c)(1)用截面法求内力,取 1-1、2-2、33 截面;2kN13kN22kN33kN123(2)取 1-1 截面的左段
17、;2kN1F FN1111(完整)工程力学(静力学与材料力学)答案F Fx x0 2 F FN N 10F FN N 12 kNkN(3)取 2-2 截面的左段;12kN3kN2F FN212F Fx x0 2 3F FN N 20F FN N 21kNkN(4)取 33 截面的右段;3F FN33kN3F Fx x0 3 F FN N 30F FN N 33 kNkN(5)轴力最大值:F FN N max3 kNkN(d)(1)用截面法求内力,取 11、22 截面;12kN21kN(2)取 1-1 截面的右段;121F F2kNN11kN1F Fx x0 2 1 F FN N 10F FN
18、N 11kNkN(2)取 22 截面的右段;21kNF FN22F Fx x01 F FN N 20F FN N 21kNkN(5)轴力最大值:F FN N max1 kNkN8-2 试画出 8-1 所示各杆的轴力图。解:(a)F FN NF F(+)x12(完整)工程力学(静力学与材料力学)答案(b)F FN NF F(+)(-)F FF FN N3kN1kN(-)2kNF FN N1kN(+)(-)1kNxx(c)(+)x(d)814图示桁架,杆 1 与杆 2 的横截面均为圆形,直径分别为d1=30 mm 与d2=20 mm,两杆材料相同,许用应力=160 MPa。该桁架在节点A处承受铅直
19、方向的载荷F=80 kN 作用,试校核桁架的强度。BC13004502AF FyF FABAB450解:(1)对节点A受力分析,求出AB和AC两杆所受的力;300F FACACAF Fx(2)列平衡方程F FF F解得:x xy y0F FABABsin300F FACACsin45000F FABABcos30F FACACcos45F F00013(完整)工程力学(静力学与材料力学)答案F FACAC22F F41.4 kNkNF FABABF F58.6 kNkN3 13 1F FABAB82.9MPaMPaA A1(2)分别对两杆进行强度计算;ABABACACF FACAC131.8
20、MPaMPaA A2所以桁架的强度足够。8-15 图示桁架,杆 1 为圆截面钢杆,杆 2 为方截面木杆,在节点A处承受铅直方向的载荷F作用,试确定钢杆的直径d与木杆截面的边宽b。已知载荷F=50 kN,钢的许用应力 S=160 MPa,木的许用应力 W=10 MPa。l1F FBA4502C解:(1)对节点A受力分析,求出AB和AC两杆所受的力;yF FABABF FABAB450AF FxF FF FACACF FACACF FACAC2F F70.7 kNkNF FABABF F50kNkN(2)运用强度条件,分别对两杆进行强度计算;ABABACACF FABAB50 103S S160M
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