西北工业大学航空学院结构力学课后题答案第六章 薄壁工程梁理论

工程力学第六章答案梁的变形-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII第五章 梁的变形测试练习1. 判断改错题5-1-1 梁上弯矩最大的截面,挠度也最大,弯矩为零的截面,转角亦为零. （ ）5-1-2 两根几何尺寸、支承条件完全相同的静定梁，只要所受荷栽相同，则两梁所对应的截面的挠度及转角相同，而与梁的材料是否相同无关。

（ ）5-1-3 悬臂梁受力如图所示，若A 点上作用的集中力P 在AB 段上作等效平移，则A 截面的转角及挠度都不变。

（ ）5-1-4 图示均质等直杆（总重量为W ），放置在水平刚性平面上，若A 端有一集中力P 作用，使AC 部分被提起，CB 部分仍与刚性平面贴合，则在截面C 上剪力和弯矩均为零。

（ ）5-1-5 挠曲线近似微分方程不能用于求截面直梁的位移。

（ ） 5-1-6 等截面直梁在弯曲变形时，挠度曲线的曲率最大值发生在转角等于零的截面处。

（ ）5-1-7两简支梁的抗刚度EI 及跨长2a 均相同，受力如图所示，则两梁跨中截面的挠度不等而转角是相等的。

（ ）5-1-8 简支梁在图示任意荷载作用下，截面C 产生挠度和转角，若在跨中截面C又加上一个集中力偶M 0作用，则梁的截面C 的挠度要改变，而转角不变。

( )5-1-9 一铸铁简支梁，在均布载荷作用下，当其横截面相同且分别按图示两种情况放置时，梁同一截面的应力及变形均相同。

（ ） 5-1-10 图示变截面梁，当用积分法求挠曲线方程时，因弯矩方程有三个，则通常有6个积分常量。

（ ）题5-1-3图题5-1-4图题5-1-8图题5-1-7图2．填空题5-2-1 挠曲线近似微分方程EIx M x y )()("-= 的近似性表现在 和 。

5-2-2 已知图示二梁的抗弯度EI 相同，若使二者自由端的挠度相等，则=21P P 。

5-2-3 应用叠加原理求梁的变形时应满足的条件是： 。

第二章结构的几何组成分析2-1分析图2-27所示平面桁架的几何不变性，并计算系统的多余约束数。

(a)(a)解：视杆为约束，结点为自由体。

C＝11，N＝7×2＝14f =11－7×2＋3=0该桁架布局合理，不存在有应力的杆，故为无多余约束的几何不变系。

(b)(b)解：视杆和铰支座为约束，结点为自由体。

C＝9＋2＋1＝12，N＝6×2＝12f ＝12－6×2＝0该桁架布局合理，不存在有应力的杆，故为无多余约束的几何不变系。

(c)(c)解：视杆和铰支座为约束，结点为自由体。

C＝10＋2×2＝14，N＝6×2＝12ｆ＝14－12＝2该桁架为有两个多余约束的几何不变系。

1217(d)(d)解：视杆和铰支座为约束，结点为自由体。

C ＝30＋3＝33，N ＝17×2＝34ｆ＝33－34＝-1故该桁架为几何可变系。

(e)(e)解：视杆为约束，结点为自由体。

C ＝13，N ＝8×2＝16ｆ＝13－16＋3＝0将1-2-3-4、5-6-7-8看作两刚片，杆3-6、杆2-7、杆4-5相互平行，由两刚片原则知，为瞬时可变系统。

6 (f)(f)解：视杆和固定铰支座为约束，结点为自由体。

C ＝22＋3×2＝28，N ＝14×2＝28ｆ＝28－28＝0将12-13-14、7-11-12、1-2-3-4-5-6-7-8-9-10看作三刚片，三刚片由铰7、铰12、铰14连结，三铰共线，故该桁架为瞬时可变系统。

(g)(g)解：视杆和固定铰支座为约束，结点为自由体。

C＝24＋4×2＝32，N＝16×2＝32ｆ＝32－32＝0由于杆15-14-3、杆12-11-4、杆9-5相交于一点，故该桁架为瞬时可变系。

(h)(h)解：视杆和固定铰支座为约束，结点为自由体。

C＝12＋2×2＝16，N＝8×2＝16ｆ＝16－16＝0该桁架布局合理，加减二元体之后，无有应力的杆，故该桁架为无多余约束的几何不变系。

第六章 薄壁工程梁理论6-1 求如图所示剖面的弯曲正应力，设壁板不受正应力，缘条面积都是2200mm ，已知载荷.105,1056mm N M mm N M y x ⋅⨯=⋅=图中尺寸单位为mm.(a)（a ）解：确定形心坐标轴。

()()mm AAy mm AAx 50480120,804160160=+==+=则在形心坐标轴下，1点、2点、3点、4点的坐标分别为()()()()50,80,50,80,30,80,70,80----确定相应于形心坐标轴下的剖面惯性矩，惯性积和总面积。

43442442102.31056.21008.1Amm y x A J Amm x A J Amm y A J i i i xy i i y i i x ∑∑∑⨯-==⨯==⨯==求当量弯矩。

()()()()()-19.230M P a508025.842MPa 5080216MPa103080856MPa 34708045072.004132.0,1021154.0110973560196296.014321662=---=-⋅=⋅=-+-=⨯=⎪⎭⎫⎝⎛⨯+=⨯⋅=⎪⎭⎫⎝⎛⨯+==-=，，，，，，σσσσσy x y x J J M M k M J J M M k M J J J k x xy x y y y xy y x x yx xy(b)（b ）解：确定形心坐标轴。

()()mmAAy x 10042002000mm4AA100100=+==+-=在形心坐标轴下，1点、2点、3点、4点的坐标分别为()()()()100,100,100,0,100,0,100,100---。

确定相应于形心坐标轴下的剖面惯性矩，惯性积和总面积。

224x i 224244100()2100()2100()i y i i xy i i i J A y A mm J A x A mm J A x y A mm ==⨯==⨯==-⨯∑∑∑求当量弯矩。

第六章 力法【练习题】6-1 是非题：1、判断下列结构的超静定次数。

（1）、 （2）、(a)(b)（3）、 （4）、（5）、 （6）、（7）、(a)(b)2、力法典型方程的实质是超静定结构的平衡条件。

3、超静定结构在荷载作用下的反力和内力，只与各杆件刚度的相对数值有关。

4、在温度变化、支座移动因素作用下，静定与超静定结构都有内力。

5、图a 结构，取图b 为力法基本结构，则其力法方程为δ111X c =。

(a)(b)X 16、图a 结构，取图b 为力法基本结构，h 为截面高度，α为线膨胀系数，典型方程中∆12122t a t t l h =--()/()。

t 21t lA h (a)(b)X 17、图a 所示结构，取图b 为力法基本体系，其力法方程为。

(a)(b)16-2 用力法作图示结构的M 图。

3m m6-3 用力法作图示排架的M 图。

已知 A = 0.2m 2，I = 0.05m 4，弹性模量为E 0。

q6-4 用力法计算并作图示结构M 图。

EI =常数。

a a6-5 用力法计算并作图示结构的M 图。

ql /26-6 用力法计算并作图示结构的M 图。

q3 m4 m6-7 用力法计算图示结构并作出M 图。

E I 常数。

（采用右图基本结构。

）l 2/3l /3/3l /36-8 用力法计算图示结构并作M 图。

EI =常数。

3m3m6-9 用力法计算图示结构并作M 图。

EI =常数。

2m2m 2m2m6-10 用力法计算图示结构并作M 图。

EI =常数。

l lql l6-11 用力法计算并作图示结构M 图。

E I =常数。

6-12 用力法计算图示结构并作弯矩图。

161kN m m m m6-13 已知EI = 常数，用力法计算并作图示对称结构的M 图。

l l6-14 用力法计算并作图示结构的M 图。

EI =常数。

a a6-15 用力法作图示结构的 M 图 。

EI = 常数。

2q l6-16 用力法作M 图。

习题及参考答案【习题2】【习题3】【习题4】【习题5】【习题6】【习题8】【习题9】【习题10】【习题11】【习题12】【习题13】【习题14】【参考答案】习题22-1～2-14试对图示体系进行几何组成分析，如果是具有多余联系的几何不变体系，则应指出多余联系的数目。

题2-1图题2-2图题2-3图题2-4图题2-5图题2-6图题2-7图题2-8图题2-9图题2-10图题2-11图题2-12图 题2-13图 题2-14图习题33-1 试作图示多跨静定梁的M 及Q 图。

(b)(a)20kN40kN20kN/m40kN题3-1图3-2 试不计算反力而绘出梁的M 图。

(b)5kN/m40kN(a)题3-2图习题44-1 作图示刚架的M 、Q 、N 图。

(c)(b)(a)20kN /m2kN /m题4-1图4-2 作图示刚架的M 图。

P(e)(d)(a)(b)(c)20k N /m4kN题4-2图4-3 作图示三铰刚架的M 图。

(b)(a)题4-3图4-4 作图示刚架的M 图。

(a)题4-4图4-5 已知结构的M 图，试绘出荷载。

(b)(a)题4-5图4-6 检查下列刚架的M 图，并予以改正。

(e)(g)(h)P(d)(c)(a)(b)(f)题4-6图习题55-1 图示抛物线三铰拱轴线方程x x l lfy )(42-=，试求D 截面的内力。

题5-1图5-2 带拉杆拱，拱轴线方程x x l lfy )(42-=，求截面K 的弯矩。

C题5-2图 题5-3图5-3 试求图示带拉杆的半圆三铰拱截面K 的内力。

习题66-1 判定图示桁架中的零杆。

(c)(b)题6-1图6-2 用结点法计算图示桁架中各杆内力。

(b)题6-2 图6-3 用截面法计算图示桁架中指定各杆的内力。

(b)题6-3图6-4 试求图示组合结构中各链杆的轴力并作受弯杆件的M 、Q 图。

(a)题6-4图6-5 用适宜方法求桁架中指定杆内力。

(c)(b)(a)题6-6图习题88-1 试作图示悬臂梁的反力V B 、M B 及内力Q C 、M C 的影响线。

第五章 梁的变形测试练习1.判断改错题5-1-1 梁上弯矩最大的截面,挠度也最大,弯矩为零的截面,转角亦为零. （ ） 5-1-2 两根几何尺寸、支承条件完全相同的静定梁，只要所受荷栽相同，则两梁所对应的截面的挠度及转角相同，而与梁的材料是否相同无关。

（ ）5-1-3 悬臂梁受力如图所示，若A 点上作用的集中力P 在A B 段上作等效平移，则A 截面的转角及挠度都不变。

（ ）5-1-4 图示均质等直杆（总重量为W ），放置在水平刚性平面上，若A 端有一集中力P 作用，使A C 部分被提起，C B 部分仍与刚性平面和弯矩均为零。

（ ）5-1-5 挠曲线近似微分方程不能用于求截面直梁的位移。

（ ） 5-1-6 等截面直梁在弯曲变形时，挠度曲线的曲率最大值发生在转角等于零的截面处。

（ ）5-1-7两简支梁的抗刚度E I 及跨长2a 均相同，受力如图所示，则两梁跨中截面的挠度不等而转角是相等的。

（ ）5-1-8 简支梁在图示任意荷载作用下，截面C 产生挠度和转角，若在跨中截面C 又加上一个集中力偶M 0作用，则梁的截面C 的挠度要改变，而转角不变。

( )B题5-1-3图 B 题5-1-4图 B/2/2题5-1-8图题5-1-7图B5-1-9 一铸铁简支梁，在均布载荷作用下，当其横截面相同且分别按图示两种情况放置时，梁同一截面的应力及变形均相同。

（ ）5-1-10 图示变截面梁，当用积分法求挠曲线方程时，因弯矩方程有三个，则通常有6个积分常量。

（ ）2．填空题5-2-1 挠曲线近似微分方程EIx M x y )()("-= 的近似性表现在 和 。

5-2-2 已知图示二梁的抗弯度E I 相同，若使二者自由端的挠度相等，则=21P P 。

5-2-3 应用叠加原理求梁的变形时应满足的条件是： 。

5-2-4 在梁的变形中挠度和转角之间的关系是 。

5-2-5 用积分法求图示的外伸梁（B D 为拉杆）的挠曲线方程时，求解积分常量所用到的边界条件是 ，连续条件是 。

诚信保证本人知晓我校考场规则和违纪处分条例的有关规定，保证遵守考场规则，诚实做人。

本人签字： 编号：西北工业大学考试试题（卷）2004 － 2005学年第 1 学期开课学院 航空学院 课程 飞行器结构力学基础 学时 50考试日期 2004-12-8 考试时间 2 小时 考试形式（闭开）（B A）卷考生班级学 号姓 名成绩第一题(40分) 本题有10个小题，每小题4分，答案及简要运算写在试题空白处。

1.1 试分析图1-1所示平面桁架的几何不变性，并计算其静不定次数f 。

解：几何特性为：=f1.2 绘出图1-2所示平面桁架的传力路线，在图上将传力杆件描粗。

1.3 判断图1-3所示平面刚架的静不定次数f 。

解：=f共4页 第1页西北工业大学命题专用纸图1－1图1－21.4 判断图1-4所示平面桁架的几何不变性，并计算其静不定次数f 。

解：几何特性为： =f1.4 列出1-5所示平面刚架的弯矩方程)(θM M =，给出A 、B 、C 三点的弯矩值。

解：=)(θM=A M=B M=C M1.6 棱柱壳体剖面为正方形，受扭矩T M 作用，如图1-6所示。

绘出剖面剪流分布图，标出剪流大小和方向。

解：1.7 不必具体计算，绘出图1-7所示垂直壁受y Q 作用时的剪流分布图形及方向。

集中面积f 和等厚度t 的壁板都能承受正应力。

图1-412 34567M Ta a1234图1-6f f yxaa /2o图1－5共4页第2页西北工业大学命题专用纸1.8 求图1-8所示平面桁架中杆3-8的轴力38N 。

解：1.9 求图1-9所示二缘条剖面棱柱壳体的弯心位置CR x ，假设壁不受正应力。

解：1.10 说明力法中柔度系数ii δ、)(j i ij ≠δ和位移法中刚度系数ii k 、)(j i k ij ≠的物理意义。

解：ii δ—ij δ—ii k —ij k —图1-8共4页第3页西北工业大学命题专用纸第二题(20分) 矩形平面框，在A、B两截面处受集中力偶M o，如图3所示。

结构力学 第6章 习题答案6-1 试确定图示结构的超静定次数。

(a)(b)(d)(f)(g) 所有结点均为全铰结点2次超静定6次超静定4次超静定3次超静定去掉复铰，可减去2（4-1）=6个约束，沿I-I截面断开，减去三个约束，故为9次超静定沿图示各截面断开，为21次超静定刚片I 与大地组成静定结构，刚片II 只需通过一根链杆和一个铰与I 连接即可，故为4次超静定(h)6-2 试回答：结构的超静定次数与力法基本结构的选择是否有关？力法方程有何物理意义？ 6-3 试用力法计算图示超静定梁，并绘出M 、F Q 图。

(a) 解：上图=l1M p M01111=∆+p X δ其中：EIl l l l l l l EI l l l l EI 8114232332623232333211311=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯+⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯=δEIl F l lF l lF EI l pp p p817332322263231-=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯⨯-⨯=∆0817*******=-EIl F X EI l p p F X 211=p M X M M+=11l F p 61l F p 61 2l 3l 3 题目有错误，为可变体系。

+ lF 2 1=1M 图p Q X Q Q +=11p F 21p F 2(b) 解：基本结构为：l 1Ml l 2Ml F p 21p Ml F p 31⎪⎩⎪⎨⎧=∆++=∆++0022221211212111p p X X X X δδδδp M X M X M M ++=2211p Q X Q X Q Q ++=22116-4 试用力法计算图示结构，并绘其内力图。

(a)l2l 2 l2l l 2Q 图12解：基本结构为：1Mp M 01111=∆+p X δ p M X M M +=11(b)解：基本结构为：4a 2a4a4a3m6m6m810810计算1M，由对称性知，可考虑半结构。

第6章课后习题参考答案6—1什么是静平衡什么是动平衡各至少需要几个平衡平面静平衡、动平衡的力学条件各是什么6—2动平衡的构件一定是静平衡的，反之亦然，对吗为什么在图示（a）（b）两根曲轴中，设各曲拐的偏心质径积均相等，且各曲拐均在同一轴平面上。

试说明两者各处于何种平衡状态答：动平衡的构件一定是静平衡的，反之不一定。

因各偏心质量产生的合惯性力为零时，合惯性力偶不一定为零。

（a）图处于动平衡状态，（b）图处于静平衡状态。

6一3既然动平衡的构件一定是静平衡的，为什么一些制造精度不高的构件在作动平衡之前需先作静平衡6—4为什么作往复运动的构件和作平面复合运动的构件不能在构件本身内获得平衡，而必须在基座上平衡机构在基座上平衡的实质是什么答由于机构中作往复运动的构件不论其质量如何分布，质心和加速度瞬心总是随着机械的运动周期各沿一条封闭曲线循环变化的，因此不可能在一个构件的内部通过调整其质量分布而达到平衡，但就整个机构而言．各构件产生的惯性力可合成为通过机构质心的的总惯性力和总惯性力偶矩，这个总惯性力和总惯性力偶矩全部由机座承受，所以必须在机座上平衡。

机构在基座上平衡的实质是平衡机构质心的总惯性力，同时平衡作用在基座上的总惯性力偶矩、驱动力矩和阻力矩。

6—5图示为一钢制圆盘，盘厚b=50 mm。

位置I处有一直径φ=50 inm的通孔，位置Ⅱ处有一质量m2= kg的重块。

为了使圆盘平衡，拟在圆盘上r=200 mm处制一通孔，试求此孔的直径与位置。

(钢的密度ρ= g／em3。

)解根据静平衡条件有:m1r I+m2rⅡ+m b r b=0m2rⅡ=×20=10m1r1=ρ×(π/4) ×φ2×b×r1= ×10-3×(π/4)×52×5 ×l0=取μW=4／cm，作质径积矢量多边形如图所示，所添质量为:m b=μw w b／r=4×／20= kg，θb=72o，可在相反方向挖一通孔其直径为：6—6图示为一风扇叶轮。

第三章 受剪板式薄壁结构内力和位移计算3-1分析下图所示各平面薄壁结构的几何不变性，并计算多余约束数f 。

1(a)(b)(c) (d)(e) (f)分析：平面四边形板f=1，三角板f=0；一个“内十字”结点增加一次静不定。

结构分析有：增加元件法，去掉约束法。

解：(a)几何不变系统，有多余约束f=8.增加元件法：将开洞处的一块板补全，则系统有9个“内十字”结点。

因而f=9-1=8.(b)几何不变系统，有多余f=5.增加元件法：将开洞处的一块板补全，切开端口杆的杆端处连上，则系统有4个“内十字”结点，外部多余约束数为3，对于端口切开的杆：丁字节点6处为零力杆端切开与否对静不定次数无影响，而处于“内十字”结点处的5处，则解除一次静不定。

因而f=4+3-1-1=5.(c)几何不变系统，有多余约束f=4.有4个“内十字”结点。

因而f=4.(d)几何不变系统，有多余约束f=3.增加元件法：将开洞处的一块板补全，则系统有4个“内十字”结点。

因而f=4-1=3.(e)几何不变系统，有多余约束f=21.有21个“内十字”结点。

因而f=21.(f)几何不变系统，有多余约束f=12.有12个“内十字”结点。

因而f=12.3-2分析下图所示空间薄壁结构的几何不变性，并计算多余约束数f。

(a)(b)(c) (d)(e)(f)(g) (h)6(i)(j)67(k)(l)78(m) (n)(o)分析：三缘条盒段若以四边形面与基础连接则有1次静不定（进行结构分析：视结点为自由体有3个自由度，板和杆各自起一个约束作用），若以三边与基础相连则为无多余约束的静定结构；对于一端固定的一段空心薄壁结构，端框有n个结点，其静不定次数为(n-3),故单边连接的四缘条盒段有1次静不定；对于四缘条盒段若以相邻两面和基础相连则由结构分析可知有3次静不定；对于三缘条盒段若以一边为三角形另一边为四边形和基础相连则由结构分析可知有2次静不定，若以双边四边形形式连接三缘条盒段则静不定次数为3。