综合项目工程力学综合复习资料全有答案.doc
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1、工程力学综合复习资料 (某些题无答案)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 平面普通力系-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,试分别画出两个梁分离体受力图。qmABC解答: (1) 拟定研究对象:题中规定分
2、别画出两个梁分离体受力图,顾名思义,咱们选用AB梁与BC梁作为研究对象。(2) 取隔离体:一方面咱们需要将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)画圆柱受力图(光滑面接触) 解答:(1) 拟定研究对象:
3、选用圆柱整体作为研究对象。(2) 画约束反力:依照光滑接触面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点约束反力,如下图所示。PNAOABNB答:(1-3)已知:持续梁由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:梁分离体受力图。45oBAqPC答: ( 1-5 ) 构造如图所示,受力P 。DE为二力杆,B为固定铰链支座,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
4、杆受力图。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,固定端约束也许有哪几种反力?平面任意力系作用下,固定端约束也许涉及:X、Y方向约束反力和作用在固定端约束力偶距。( 1-8 )作用力与反作用力中两个力和二力平衡原理中两个力有何异同?两种状况共同点: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 )抱负约束有哪几种?抱负约束重要涉及:柔索约束、光滑接触面约束、光滑圆柱铰链
5、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?其上力有何特点?二力构件指两点受力,不计自重,处在平衡状态构件。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?若一物体位移受到周边物体限制,则将周边物体称为该物体约束。约束施加于被约束物体力称为约束力,有时也称为约束反力或反力。( 1- 12 ) 光滑接触面约束反力有何特点?光滑接触面约束约束力方向沿接触面公法线且指向物体,接触点就是约束力作用点。(1-13)什么是二力平衡原理?作用在刚体上两个力平衡必要与充分条件是:两个力大小相等,方向相反,并沿同始终线作用。第二章 简朴力系(6题)(2
6、-1)下图所示构造中,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拉力。 PABC300600解答:一方面选用节点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,别的两个力与未知,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=400 kN ,F2=300 kN ,F3=700 kN 。试求:AB与AC杆所受力。解:作下
7、图所示坐标系,假设AB与AC杆所受力均为拉力,依照三角形角度关系,分别列出X、Y方向平衡方程为: 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)平面汇交力系平衡条件是什么?平面汇交力系平衡条件:力系合力等于零,或力系矢量和等于零,即:(2-4)求下图所示P力对A点之矩()?PA解答:求力对A点之矩时,咱们一方面将P力分解为与A点相平行以及垂直方向两个力,依照力对点之矩定义,P力与A点相平行分解力通过A点,故不产生力矩,只有P力与A点相垂直分解力产生力矩,即:()P sinL(2-5)什么是合力投影定理?合力在某轴投影等
8、于各分力在同一坐标轴投影代数和。(2-6) 试阐明下图中两个力四边形在本质上有何不同?(b)F3F4(a)F2F3F4 答:(a)图表达四个力构成平衡力系。(b)图中,F4是其他三个力合力。第三章 平面普通力系(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方向未定,将其分解为XA、YA;B为可动铰链支座,RB方向垂直于支撑面,P、Q和q为积极力,列出平衡方程: AQLCaq AABB 最后解得:(负号阐明XA方向向左)
9、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方向未定,将其分解为XA、YA;B为可动铰链支座,RB方向垂直于支撑面,P、F 、Me 、q为积极力,列出平衡方程: P= qaA2aaq Me= qa2CF=2qaAABB 最后解得:(负号阐明XA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
10、力,其最大值为q 。求:A、B两处约束反力。(先画出受力图)q2 aaaADCBPq(3-4)一端外伸梁如图所示,已知,3。试求梁约束反力。CAB3aa 提示:必要先画出梁受力图,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方向未定,将其分解为XA、YA;B为可动铰链支座,RB方向垂直于支撑面,q为积极力,列出平衡方程: qA3aa CAABB 最后解得:YA=(4/3)qa ,RB=(8/3)qaM=4qa2ABCaa(3-5)求梁约束反力。(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
11、 m ,b =3 m 。试求:、杆轴力。(提示:先求支座反力,再用截面法求三根杆轴力)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方向未定,将其分解为XA、YA;B为可动铰链支座,RB方向垂直于支撑面,Q、P为积极力,列出平衡方程: 解得:XA=-Q=-400 kN (负号阐明XA方向向左) YA =(Pa-Qb)/3a = 300kN(向上) RB=(2Pa+Qb)/3a=900kN(向上)EbQAaaaABDCABP然后运用截面法进行解题,作-截面如图所示,分别有、杆轴力为N1、N2、N3,假设方向均为拉力,列平衡方程为:一方面以左半某些为
12、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处支座反力。2m2m1mD1m1 mABCFEPqm1m(3-8)梁及拉杆构造如图所示,已知,3。CRBDABD3RA求固定铰链支座A及拉杆BD约束反力 及。答:RA=(4/3)qa ,RBD=(8/3)qa(3-9)已知:持续梁由AB梁和BC梁,通过铰链B连接而成. m =10 kNm,q=2 kN/m ,a=1 m .
13、 求:A、B、C处约束力BAmqaaaaC(3-10) Mo(F)=0 ”是什么意思?平面力系中各力对任意点力矩代数和等于零。(3-11) 什么是平面普通力系?各力作用线分布在同一平面内任意力系。第四章 材料力学绪论(9题)(4-1)材料基本假设有哪几种?(4-2)杆件有哪几种基本变形?对每种基本变形,试举出一种工程或生活中实际例子。(4-3)材料力学重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?(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?各内力素惯用符号?(4-7)什么是应力?有几种应力分量?各应力分量惯用符号?应力惯用单位?(4-8)什么是应
14、变?有几种应变分量?各应变分量惯用符号?为什么说应变是无量纲量?(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,普通有如下几种基本假设:(1)材料持续性假设,以为在变形固体整个体积内,毫无空隙地布满着物质。(2)材料均匀性假设,以为在变形固体整个体积内,各点处材料机械性质完全一致。(3)材料各向同性假设,以为固体在各个方向上机械性质完全形同。(4)构件小变形条件(4-2)、杆件基本变形涉及:拉伸或压缩,剪切,扭转,弯曲,详细工程实例人们可以进行思考。(4-3)、材料力学重要研究变形固体,即变形体。(4-4)、固体受力后发生变形,卸除荷载后可以消失变形,称为
15、弹性变形。当荷载超过一定限度时,卸除荷载后,仅有某些变形消失掉,某些变形不能消失而残留下来,这种变形称为塑性变形或残存变形。(4-5)、在构件内环绕某点,用三对互相垂直截面,假想地截出一种无限小正六面体,以这样正六面体代表所研究点,并称为微小单元体。(4-6)、无论构件与否受载,构件内部所有质点间总存在有互相作用力。这种力称为内力。有六种内力素,惯用符号为:。(4-7)、在微小面积上分布内力平均集度称为此微小面积上平均应力。分为正应力(用表达)与剪应力(用表达),惯用单位:(4-8)、单位长度应力变化量称为应变,分为线应变(用表达)与角应变或剪应变(用表达),它们都是度量受力构件内一点变形限度
16、基本量。(4-9)、强度失效:构件所受荷载不不大于自身抵抗破坏能力;刚度失效:构件变形,超过了正常工作所容许限度;稳定性失效:构件丧失原有直线形式平衡稳定性。第五章 轴向拉伸与压缩(12题)(5-1)弹性模量E物理意义?弹性模量E表征材料对弹性变形抵抗能力,是材料机械性能重要指标。(5-2)EA是什么?物理意义?EA称为拉、压杆截面抗拉刚度。(5-3)脆性材料和塑性料如何区别?它们破坏应力是什么?(5-4)轴向拉伸与压缩杆件胡克定律公式如何写?阐明什么问题?,表述了弹性范畴内杆件轴力与纵向变形间线性关系,此式表白,当N、l和A一定期,E愈大,杆件变形量愈小。(5-5)p、e 、S、b-代表什么
17、?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次静不定构造? 未知力个数多于所能提供独立平衡方程数,且未知力个数与独立平衡方程数之差为5,这样构造称为5次静不定构造。(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强度。 解题提示:依照前面第三章学过平衡条件,以点A为研究对象,分别列X、Y方向平衡方程: 解得:NAB=38.71kN又由于拉杆AB为圆截面,直径d=20mm,因此拉杆AB面积为314.16mm因此:123 MPa =160MPa ,满足强度规定(5-8)下图所示构造中,
18、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。试依照两杆强度条件拟定允许载荷P。答:1、N1、N2P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P P=A110.866=288.7 kN3、由2杆强度条件求PP=A1220.5= 140 kN4、结论:P=140 kN(5-9)已知:静不定构造如图所示。直杆AB为刚性,A处为固定铰链支座,C、D处悬挂于拉杆和上,两杆抗拉刚度均为EA,拉杆长为L,拉杆倾斜角为
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