工程力学教程

工程力学教程第二版课后习题答案工程力学是一门应用力学原理研究工程结构和材料力学性能的学科。

作为工程学的基础课程之一，工程力学的学习对于培养工程师的分析和解决实际工程问题的能力至关重要。

而工程力学教程第二版是一本经典的教材，其中的课后习题是帮助学生巩固所学知识的重要辅助材料。

本文将为读者提供工程力学教程第二版课后习题的答案，帮助读者更好地理解和掌握工程力学的知识。

第一章：静力学1. 问题：一根长度为L，截面为矩形的梁，其宽度为b，高度为h。

梁的两端分别固定在支座上，中间有一个集中力P作用在梁上。

求梁在P作用下的最大弯矩和最大剪力。

答案：根据静力学原理，我们可以通过平衡力和力矩来求解该问题。

首先，根据平衡力的原理，梁在P作用下的最大剪力等于P。

其次，根据力矩的原理，梁在P作用下的最大弯矩等于P乘以梁的长度L的一半。

因此，最大弯矩为PL/2。

第二章：动力学1. 问题：一个质量为m的物体以速度v沿着水平方向运动，突然撞击到一个质量为M的静止物体上。

求撞击后两个物体的速度。

答案：根据动量守恒定律，撞击前后两个物体的总动量保持不变。

设撞击后质量为m的物体的速度为v1，质量为M的物体的速度为v2。

由动量守恒定律可得mv = mv1 + Mv2。

另外，根据能量守恒定律，撞击前后两个物体的总动能保持不变。

设撞击前质量为m的物体的动能为1/2mv^2，撞击后质量为m的物体的动能为1/2mv1^2，质量为M的物体的动能为0（静止）。

由能量守恒定律可得1/2mv^2 = 1/2mv1^2 + 0。

综上所述，可以解得v1 = (m - M)v / (m + M)，v2 = 2m / (m + M)。

第三章：应力分析1. 问题：一个长方体的尺寸为a×b×c，其材料的杨氏模量为E，泊松比为v。

求该长方体在x、y、z方向上的应力分量。

答案：根据应力分析的原理，我们可以通过应力的定义和杨氏模量、泊松比的关系来求解该问题。

工程力学教程第Ⅰ册课程设计1. 课程设计目标本课程设计旨在通过结合工程实例，帮助学生巩固理解工程力学基本概念和理论知识，提升分析和解决工程问题的能力。

2. 课程设计内容本课程设计主要包括以下四个部分：2.1 立体静力学通过对结构力学基础知识的讲解和应用实例的分析，加深学生对立体静力学理论的理解，同时训练学生解决工程问题的能力。

2.2 杆件静力学重点讲解杆件受力分析的基本原理和方法，并结合实际工程案例进行讲解和分析，让学生了解杆件静力学在工程问题中的应用。

2.3 梁的静力学讲解梁的基本受力形式和受力原理，并通过综合实例分析让学生掌握梁的受力计算和分析。

2.4 框架结构静力学通过实例分析框架结构的静力学特点和求解方法，让学生掌握框架结构静力学的基本理论和应用。

3. 课程设计实施步骤3.1 选题在教师指导下，学生自行选择一个工程项目或问题作为设计选题，能够涉及到课程设计的各个方面。

3.2 调研准备学生进行相关文献的阅读和调研，明确问题背景和研究目的，同时明确采用的计算方法和理论基础。

3.3 计算模拟学生通过计算模拟，实现对选题的计算分析，同时综合运用各种工具和方法，如有限元、MATLAB等，来解决问题。

3.4 计算结果分析学生对计算结果进行分析和讨论，包括结果的准确性、合理性和可行性，同时就存在的问题和不足做深入探讨和思考。

3.5 结果汇报学生根据选题，编撰课程设计论文，包括选题的背景、研究目的、计算方法和实现过程、结果分析等，同时做好课程设计报告的准备。

4. 课程设计考核方式4.1 论文评分：40分论文占课程设计总分的40分，包括选题、内容设计、分析和论述等方面，考核通过学生对工程力学知识的掌握和应用能力的实现。

4.2 课程设计报告：30分课程设计报告占课程设计总分的30分，要求学生通过口头和实际演示，详细介绍课程设计的想法、研究方法和结果，考核学生的表达和沟通能力。

4.3 课堂讨论：30分考核学生对课程内容的理解和运用能力，通过课堂讨论，学生能够和同学们交流思想、提出问题、分享经验，提高思维和交流能力。

第1章 基本概念及基本原理1-1 说明下列式子的意义和区别：(1)12F F = ，(2) 12=F F ， (3) 力1F 等效于力2F 。

答：式（1）表示2个力的大小相等。

式（2）表示2个力矢量相等，即2个力的大小相等，方向相同。

式（3）表示2个力的大小相等，方向和作用线均相等。

1-2 试区别12R +F =F F 和12R F F F =+两个等式代表的意义。

1-3 二力平衡条件与作用和反作用定律都是说二力等值、反向、共线，二者有什么区别？1-4 为什么说二力平衡条件、加减平衡力系原理和力的可传性等都只适用于刚体？1-5 什么叫二力构件? 分析二力构件受力时与构件的形状有无关系？ 1-6 如图所示，可否将作用于杆AC 上D 点的力F 沿其作用线移动，变成杆BC 上点的力F '，为什么？答：不可以，根据力的可传性定理的限制条件。

1-7 如图所示，杆AB 重为G ，B 端用绳子拉住，A 端靠在光滑的墙面，问杆能否平衡？为什么？答：不能，根据三力汇交定理内容。

习题1-11-2 如图所示，求F对点A的力矩。

1-3 如图所示，求P 对点O 的力矩。

解：（a ）Pl P m O =)(；（b ）0)(=P m O ；（c ）θsin )(Pl P m O = （d ）Pa P m O -=)(；（e ）)()(r l P P m O +=；（f ）αsin )(22P b a P m O +=1-4 如图沿正立方体的前侧面AB 方向作用一力F ，则该力对哪些轴之矩 相等？1-5 图示力F 的作用线在平面OABC 内，对各坐标轴之矩哪些为零？1-6 如图所示长方体的三边 a EF =，b GB =，c AD =，沿三边作用力系1F ，2F ，3F 。

求此力系对点 H 之矩和对轴 HC 之矩。

注：下列习题凡未标出自重的物体，自重不计，接触处不计摩擦。

1-7 试画出图中所示各物体的受力图。

1-8 试画出图所示物体的受力图。

第1章教学方案——静力学基本概念和受力分析第一章静力学基本概念和受力分析1.1静力学基本概念1.1.1刚体的概念●刚体：指受力后不变形的物体。

这是一个理想化的力学模型。

如果变形是微小的，对研究物体的平衡问题不起主要作用，就可以将其看成刚体，使问题的研究大为简化。

●力学模型的选用并不是唯一的：与所研究问题的性质密切相关，当研究工程构件受力后的变形和破坏规律时，即使变形量很小也必须将构件简化为变形固体。

静力学研究的物体只限于刚体，故又称刚体静力学，它是研究变形体力学的基础。

1.1.2 力的概念●力的定义：力是物体间相互的机械作用，这种作用使物体产生两种效应：一是物体运动状态的改变，称为力的运动效应；二是物体形状的改变，称为力的变形效应。

●力的三要素：力的大小、力的方向、力的作用点。

●力的矢量表示：可以用一个矢量来表示力的三要素，如图1.1 所示。

我们常用黑体字母F表示力的矢量，而用普通字母F表示力的大小。

●力的单位：在国际单位制（SI）中，是牛顿，常以符号“N”表示。

有时也以千牛顿（KN）作为力的单位。

●力系：通常把作用在同一研究对象上的一组力称为力系。

图1.11.1.3平衡的概念●平衡的概念：平衡是指物体相对于惯性参考系（如地面）保持静止或作匀速直线运动。

如静止的桥梁和机床的床身、作匀速直线飞行的飞机等等，都处于平衡状态。

●平衡条件：平衡是物体运动的一种特殊形式，当物体平衡时，其上受力必须满足一定的条件，称为平衡条件。

1.2 静力学公理公理是人们在长期的生活和生产实际中总结出来的、经过反复实践检验证明的、符合客观实际的最普遍和最一般的规律。

1.2.1 二力平衡公理作用在同一刚体上的两个力，使刚体处于平衡状态的必要和充分条件是：这两个力的大小相等，方向相反，且在同一直线上。

如图1.2 所示，即F1= - F2（1-1）●最简单的力系平衡条件。

●本公理只适用于刚体，对于变形体平衡，等值、反向、共线是必要条件，而非充分条件。

工程力学教程(西南交通大学应用力学与工程系
著)课后答案下载
工程力学教程(西南交通大学应用力学与工程系著)内容提要第1章静力学基础
1-1 静力学中的基本概念
1-2 静力学公理
1-3 约束和约束力
1-4 研究对象和受力图
习题
第2章平面汇交力系
2-1 平面汇交力系合成与平衡的几何法
2-2 平面汇交力系合成与平衡的解析法
习题
第3章力矩与平面力偶系
3-1 关于力矩的概念及其计算
3-2 关于力偶的概念
3-3 平面力偶系的合成与平衡
习题
第4章平面一般力量
4-1 力线平移定理
4-2 平面一般力系向一点简化
4-3 分布荷载
4-4 平面一般力系的
工程力学教程(西南交通大学应用力学与工程系著)图书目录
本书是教育科学“十五”国家规划课题研究成果,根据“高等学校工科本科工程力学基本要求”编写而成,涵盖了理论力学和材料力学的主要内容。

本书共18章,包括静力学基础、平面汇交力系、力矩与平面力偶系、平面一般力系、重心和形心、内力和内力图、拉伸和压缩、扭转、弯曲、应力状态分析和强度理论、压杆的稳定性、点的运动、刚体的`基本运动、点的复合运动、刚体的平面运动、质点的运动微分方程、动力学普遍定理、动静法。

本书在讲述某些概念和方法的同时,给出了相关的思考题,供课堂讨论之用。

本书具有很强的教学适用性,有助于培养工程应用型人才。

本书可作为高等学校工科本科非机、非土类各专业中、少学时工程力学课程的教材,也可供高职高专与成人高校师生及有关工程技术人员参考。

第2章教学方案——平面简单力系第2章 平面简单力系当力系中的各力作用线都在同一平面上时，该力系称为平面力系。

若平面力系中各力作用线通过同一点时，该力系称为平面汇交力系；若平面力系中的各力均成对构成力偶时，称该力系为平面力偶系。

通常将平面汇交力系和平面力偶系称为平面简单力系。

2.1 平面汇交力系的合成与平衡2.1.1 平面汇交力系合成与平衡的几何法●合成依据：力的平行四边形法则或三角形法则。

如果是由多个力构成的平面汇交力系，用多边形法则。

●方法：将力 F 1，…，F 4依次首尾相接，形成一条折线，连接其封闭边，即从 F 1的始端指向 F 4的末端所形成的矢量即为合力，如图 2.1（c ）所示，此法称为力的多边形法则。

图 2.1●结论：平面汇交力系可以合成为一个合力，该合力等于力系各力的矢量和，合力的作用线通过汇交点。

合力F R 可用矢量式表示为∑==+++=ni i n R 121F F F F F （2-1）画力多边形时，改变各分力相加的次序，将得到形状不同的力多边形，但最后求得的合力不变，如图2.1（d ）所示。

●平衡条件：平面汇交力系平衡的充分和必要条件是：该力系的合力等于零。

以矢量等式表示为（2-2）●平衡的几何条件：平面汇交力系的力多边形自行封闭。

【例2-1】支架 ABC 由横杆AB 与支撑杆BC 组成，如图 2.2（a ）所示。

A 、B 、C 处均为铰链连接，B 端悬挂重物，其重力 W = 5kN ，杆重不计，试求两杆所受的力。

解：（1）选择研究对象，以销子 B 为研究对象。

（2）受力分析，画受力图。

由于 AB 、BC 杆均为二力杆，两端所受的力的作用线必过直杆的轴线。

F 1、F 2、W 组成平面汇交力系，其受力图如图 2.2（b ）所示。

（3）根据平衡几何条件求出未知力。

当销子平衡时，三力组成一封闭力三角形，先画 W ，10ni i F ==∑1cot308.66F W KN === 2210sin 30WF W KN ===图 2.2 过矢量W 的起止点a 、b 分别作 F 2、F 1的平行线，汇交于 c 点，于是得力三角形 abc ，则线段 b c 的长度为 F 1的大小，线段 ca 的长度为 F 2的大小，力的指向符合首尾相接的原则，如图2.2（c ）所示。

工程力学教程课程设计背景工程力学是许多工程专业的基础课程，是其他许多工程学科的必修课程。

因此，设计一门好的工程力学课程对于学生的学习和专业发展至关重要。

本文档旨在提供工程力学教程的课程设计，帮助教师更好地设计课程。

课程目标本工程力学教程的目标如下：1.帮助学生掌握工程力学的基本概念、理论及方法；2.帮助学生掌握工程力学在实际工程问题中的应用；3.培养学生应用工程力学解决实际问题的能力；4.提升学生的实验能力和团队协作能力。

教学内容第一章理论基础本章主要介绍力、力的合成与分解、静力学平衡、弹性力学等内容，帮助学生建立起基本的工程力学概念和基本理论。

第二章刚体力学本章主要介绍力矩、刚体的平衡、力的矩和力矩的平衡等内容。

通过本章的学习，学生将会深入理解刚体的力学特性。

第三章弹性力学本章主要介绍弹性力学的基本概念和应用，包括弹性力学的基本假设、材料的应力-应变关系、材料的本构关系等内容。

通过本章学习，学生将会了解材料的力学特性，并掌握其应用方法。

第四章力学设计本章主要介绍力学设计的基本概念、方法和应用，包括设计准则、计算方法、设计案例等内容。

这一章的学习将会帮助学生学会应用力学理论解决实际工程中的设计问题。

第五章实验本章主要为学生提供实验教学，包括实验原理、实验操作、实验数据处理和分析等内容。

在本章的学习中，学生将会锻炼其实验操作能力、数据处理能力和团队协作能力。

教学方法1.理论课程授课：讲授工程力学的基本概念、理论及方法；2.讨论课程：针对特定的实际工程问题进行讨论；3.编程实验：学生需要选择特定问题进行编程求解；4.设计竞赛：学生需要参加工程力学设计竞赛，锻炼团队协作和实际应用能力。

评估方法1.平时成绩：包括学生的出勤率、作业完成情况、讨论参与情况等；2.考试成绩：针对课程学习内容进行考核；3.实验成绩：针对编程实验和实验成果进行评估；4.竞赛成绩：针对参加工程力学设计竞赛的团队进行评估。

参考教材1.王守义. 工程力学(第三版)[M]. 机械工业出版社, 2009.2.韦正春, 王国清, 汪力群. 工程力学基础(第四版)[M]. 高等教育出版社, 2019.3.夏传清. 工程力学原理[M]. 高等教育出版社, 2018.##总结本文档提供了一份完整的工程力学教程课程设计，帮助教师更好地制定教学计划。

第 1 章静力学基本概念与物体受力分析习题1-6(b)F R D F C' F R D(a1)(a2) (a3)比较：图（a1）与图（b1）不同，两者之F R D值大小也不同。

1-7a 试画出图a 所示物体的受力图。

(a) (b) 或(c)1-7b 试画出图a 所示物体的受力图。

(a) (b) 或(c)B BFDR(b1)答设正方体的边长为a，则()()2/2M F M F Fazy==−（()2/2M F Fax=）FC BAyFAyF FBCAAxFDA1-7c 画出图 a 中构件 AB 的受力图。

所有接触处均为光滑接触。

(a) (b)1-7d 试画出图 a 所示物体的受力图。

(a) (b) 或(c)1-7e 画出图 a 中构件 AB 的受力图。

自重不计，所有接触处均为光滑接触。

qAAxB(a) (b)1-7f 改正图a 所示棘轮的受力图b 中错误。

1-8a 试画出图 a 所示结构中各杆的受力图。

( c )答 正确的受力图如图c 所示。

Ax F B(a) (b) (c)1-8b 画出图 a 中每个标注字符的物体的受力图。

所有接触处均为光滑接触。

(a) (b) (c)1-8d 画出图 a 中每个标注字符的物体的受力图。

所有接触处均为光滑接触。

(a) (b) (c) (d)第 2 章力系的简化习题2-1图示固定在墙壁上的圆环受3 条绳索的拉力作用，力F 1沿水平方向，力F 3沿铅直方向，力F 2与水平线成 40°角。

3 个力的大小分别为F 1=2000 N ，F 2=2500 N ，F 3=1500 N 。

求3 个力的合力。

解FR x = −( F 1 − F 2 cos40 )° i = −3915 iF R y = −(F 3 − F 2 sin 40 )° j =−3107 jCxBxByBy′AxF2-5 图a 中，已知F1 =150 N ，F2 = 200 N ，F3 = 300 N ，F = F'= 200 N。