工程力学静力学某市科大东北大学版版四.pdf
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工程力学材料力学(科技大学与东北大学)第一章轴向拉伸和压缩1-1:用截面法求下列各杆指定截面的内力 解:(a):N 1=0,N 2=N 3=P (b):N 1=N 2=2kN(c):N 1=P,N 2=2P,N 3= -P (d):N 1=-2P,N 2=P(e):N 1= -50N,N 2= -90N (f):N 1=0.896P,N 2=-0.732P注(轴向拉伸为正,压缩为负)1-2:高炉装料器中的大钟拉杆如图a 所示,拉杆下端以连接楔与大钟连接,连接处拉杆的横截面如图b 所示;拉杆上端螺纹的内径d=175mm 。
以知作用于拉杆上的静拉力P=850kN ,试计算大钟拉杆的最大静应力。
解:σ1= 2118504P kN S d π==35.3Mpaσ2=2228504P kNS d π==30.4MPa∴σmax =35.3Mpa1-3:试计算图a 所示钢水包吊杆的最大应力。
以知钢水包与其所盛钢水共重90kN ,吊杆的尺寸如图b 所示。
解:下端螺孔截面:σ1=19020.065*0.045P S ==15.4Mpa上端单螺孔截面:σ2=2P S =8.72MPa上端双螺孔截面:σ3=3P S =9.15Mpa∴σmax =15.4Mpa1-4:一桅杆起重机如图所示,起重杆AB 为一钢管,其外径D=20mm,内径d=18mm;钢绳CB 的横截面面积为0.1cm 2。
已知起重量P=2000N ,试计算起重机杆和钢丝绳的应力。
解:受力分析得:F 1*sin15=F 2*sin45 F 1*cos15=P+F 2*sin45∴σAB = 11F S =-47.7MPa σBC =22F S =103.5 MPa1-5:图a 所示为一斗式提升机.斗与斗之间用链条连接,链条的计算简图如图b 所示,每个料斗连同物料的总重量P=2000N.钢链又两层钢板构成,如c 所示.每个链板厚t=4.5mm,宽h=40mm,H=65mm,钉孔直径d=30mm.试求链板的最大应力. 解:F=6PS 1=h*t=40*4.5=180mm 2S2=(H-d)*t=(65-30)*4.5=157.5mm 2∴σmax=2F S=38.1MPa1-6:一长为30cm 的钢杆,其受力情况如图所示.已知杆截面面积A=10cm2,材料的弹性模量E=200Gpa,试求;(1)AC. CD DB 各段的应力和变形. (2)AB 杆的总变形.解: (1)σAC =-20MPa,σCD =0,σDB =-20MPa;△l AC =NL EA =AC LEA σ=-0.01mm△l CD =CD LEA σ=0△L DB =DB LEA σ=-0.01mm (2) ∴ABl ∆=-0.02mm1-7:一圆截面阶梯杆受力如图所示,已知材料的弹性模量E=200Gpa,试求各段的应力和应变. 解:AC AC ACLNL EA EA σε===1.59*104,CB CB CBLNL EA EA σε===6.36*1041-8:为测定轧钢机的轧制力,在压下螺旋与上轧辊轴承之间装置一测压用的压头.压头是一个钢制的圆筒,其外径D=50mm,内径d=40mm,在压头的外表面上沿纵向贴有测变形的电阻丝片.若测得轧辊两端两个压头的纵向应变均为ε=0.9*10-2,试求轧机的总轧 制压力.压头材料的弹性模量E=200Gpa. 解:1-9:用一板状试样进行拉伸试验,在试样表面贴上纵向和横向的电阻丝来测定试样的改变。
第一章 静力学的基本概念受力图第二章 平面汇交力系2-1解:由解析法,23cos 80RX F X P P Nθ==+=∑故: 161.2R F N==2-2解:即求此力系的合力,沿OB 建立x 坐标,由解析法,有故:3R F KN== 方向沿OB 。
2-3 解:所有杆件均为二力杆件,受力沿直杆轴线。
(a ) 由平衡方程有:0.577AB F W =(拉力) 1.155AC F W =(压力) (b ) 由平衡方程有:1.064AB F W =(拉力)0.364AC F W =(压力) (c ) 由平衡方程有:0.5AB F W = (拉力)0.866AC F W =(压力)(d ) 由平衡方程有:0.577AB F W = (拉力)0.577AC F W = (拉力)2-4 解:(a )受力分析如图所示:由x =∑cos 450RA F P -=由Y =∑sin 450RA RB F F P -=(b)解:受力分析如图所示:由 联立上二式,得:2-5解:几何法:系统受力如图所示三力汇交于点D ,其封闭的力三角形如图示所以: 5RA F KN = (压力) 5RB F KN =(与X 轴正向夹150度) 2-6解:受力如图所示:已知,1R F G = ,2AC F G =由x =∑ cos 0AC r F F α-=由0Y =∑ sin 0AC N F F W α+-=2-7解:受力分析如图所示,取左半部分为研究对象由x =∑ cos45cos450RA CB P F F --=联立后,解得: 0.707RA F P = 0.707RB F P =由二力平衡定理 0.707RB CB CB F F F P '===2-8解:杆AB ,AC 均为二力杆,取A 点平衡由x =∑ cos60cos300AC AB F F W ⋅--=联立上二式,解得: 7.32AB F KN =-(受压)27.3AC F KN =(受压)2-9解:各处全为柔索约束,故反力全为拉力,以D ,B 点分别列平衡方程 (1)取D 点,列平衡方程由x =∑ sin cos 0DB T W αα-=(2)取B 点列平衡方程:由0Y =∑ sin cos 0BD T T αα'-=230BD T T ctg Wctg KN αα'∴===2-10解:取B 为研究对象:由0Y =∑sin 0BC F P α-=sin BC PF α∴=取C 为研究对象:由x =∑ cos sin sin 0BC DC CE F F F ααα'--=由0Y =∑ sin cos cos 0BC DC CE F F F ααα--+=联立上二式,且有BC BC F F '= 解得: 取E 为研究对象:由0Y =∑ cos 0NH CE F F α'-=CECE F F '= 故有:2-11解:取A 点平衡:联立后可得: 2cos 75AD AB PF F ==取D 点平衡,取如图坐标系:由对称性及 AD AD F F '=2-12解:整体受力交于O 点,列O 点平衡由x =∑ cos cos300RA DC F F P α+-=联立上二式得: 2.92RA F KN =1.33DC F KN =(压力) 列C 点平衡联立上二式得: 1.67AC F KN =(拉力)1.0BC F KN =-(压力) 2-13解:(1)取DEH 部分,对H 点列平衡联立方程后解得: RD F = (2)取ABCE 部分,对C 点列平衡且 RE RE F F '=联立上面各式得: RA F =(3)取BCE 部分。
工程力学材料力学(北京科技大学与东北大学)第一章轴向拉伸和压缩1-1:用截面法求下列各杆指定截面的内力解:(a):N 1=0,N 2=N 3=P(b):N 1=N 2=2kN(c):N 1=P,N 2=2P,N 3= -P(d):N 1=-2P,N 2=P(e):N 1= -50N,N 2= -90N(f):N1=0.896P,N2=-0.732P注(轴向拉伸为正,压缩为负)1-2:高炉装料器中的大钟拉杆如图a所示,拉杆下端以连接楔与大钟连接,连接处拉杆的横截面如图b所示;拉杆上端螺纹的内径d=175mm。
以知作用于拉杆上的静拉力P=850kN,试计算大钟拉杆的最大静应力。
解:σ1=2118504P kNS dπ==35.3Mpaσ2=2228504P kNS dπ==30.4MPa∴σmax=35.3Mpa1-3:试计算图a所示钢水包吊杆的最大应力。
以知钢水包及其所盛钢水共重90kN,吊杆的尺寸如图b所示。
解:下端螺孔截面:σ1=19020.065*0.045P S=15.4Mpa上端单螺孔截面:σ2=2P S =8.72MPa 上端双螺孔截面:σ3= 3P S =9.15Mpa∴σmax =15.4Mpa1-4:一桅杆起重机如图所示,起重杆AB为一钢管,其外径D=20mm,内径d=18mm;钢绳CB的横截面面积为0.1cm2。
已知起重量P=2000N,试计算起重机杆和钢丝绳的应力。
解:受力分析得:F1*sin15=F2*sin45F1*cos15=P+F2*sin45∴σAB=11FS=-47.7MPaσBC=22FS=103.5 MPa1-5:图a所示为一斗式提升机.斗与斗之间用链条连接,链条的计算简图如图b 所示,每个料斗连同物料的总重量P=2000N.钢链又两层钢板构成,如c所示.每个链板厚t=4.5mm,宽h=40mm,H=65mm,钉孔直径d=30mm.试求链板的最大应力.解:F=6PS 1=h*t=40*4.5=180mm 2S2=(H-d)*t=(65-30)*4.5=157.5mm 2∴σmax=2F S =38.1MPa1-6:一长为30cm 的钢杆,其受力情况如图所示.已知杆截面面积A=10cm2,材料的弹性模量E=200Gpa,试求;(1) AC. CD DB 各段的应力和变形.(2) AB 杆的总变形.解: (1)σAC =-20MPa,σCD =0,σDB =-20MPa;△ l AC =NL EA =AC LEA σ=-0.01mm△ l CD =CD LEA σ=0△ L DB =DB LEA σ=-0.01mm(2) ∴ABl ∆=-0.02mm1-7:一圆截面阶梯杆受力如图所示,已知 材料的弹性模量E=200Gpa,试求各段的应力和应变. 解:31.8127AC ACCB CBPMPa S PMPa S σσ====AC AC AC LNL EA EA σε===1.59*104, CB CB CB LNL EA EA σε===6.36*1041-8:为测定轧钢机的轧制力,在压下螺旋与上轧辊轴承之间装置一测压用的压头.压头是一个钢制的圆筒,其外径D=50mm,内径d=40mm,在压头的外表面上沿纵向贴有测变形的电阻丝片.若测得轧辊两端两个压头的纵向应变均为ε=0.9*10-2,试求轧机的总轧制压力.压头材料的弹性模量E=200Gpa. 解:NllEAllε∆=∆=∴NEAε=62.54*10N EA Nε∴==1-9:用一板状试样进行拉伸试验,在试样表面贴上纵向和横向的电阻丝来测定试样的改变。
第五章习题5-1 重为W=100N,与水平面间的摩擦因数f=0.3,(a)问当水平力P=10N时,物体受多大的摩擦力,(b)当P=30N时,物体受多大的摩擦力?(c)当P=50N时,物体受多大的摩擦力?5-2 判断下列图中两物体能否平衡?并问这两个物体所受的摩擦力的大小和方向。
已知:(a)物体重W=1000N,拉力P=200N,f=0.3;(b)物体重W=200N,拉力P=500N,f=0.3。
5-3 重为W的物体放在倾角为α的斜面上,物体与斜面间的摩擦角为ρ,且α>ρ。
如在物体上作用一力Q,此力与斜面平行。
试求能使物体保持平衡的力Qde 最大值和最小值。
5-4 在轴上作用一力偶,其力偶矩为m=-1000N.m,有一半径为r=25cm的制动轮装在轴上,制动轮与制动块间的摩擦因数f=0.25。
试问制动时,制动块对制动轮的压力N至少应为多大?5-5 两物块A和B重叠放在粗糙的水平面上,在上面的物块A的顶上作用一斜向的力P。
已知:A重1000N,B重2000N,A与B之间的摩擦因数f1=0.5,B与地面之间的摩擦因数f2=0.2。
问当P=600N时,是物块A相对物块B运动呢?还是A、B物块一起相对地面C运动?5-6 一夹板锤重500N,靠两滚轮与锤杆间的摩擦力提起。
已知摩擦因数f=0.4,试问当锤匀速上升时,每边应加正应力(或法向反力)为若干?5-7 尖劈顶重装置如图所示,重块与尖劈间的摩擦因数f(其他有滚珠处表示光滑)。
求:(1)顶住重物所需Q之值(P、α已知);(2)使重物不向上滑动所需Q。
注:在地质上按板块理论,太平洋板块向亚洲大陆斜插下去,在计算太平洋板块所需的力时,可取图示模型。
解:取整体∑Fy =0 FNA-P=0∴FNA=P当F<Q1时锲块A向右运动,图(b)力三角形如图(d)当F>Q2时锲块A向左运动,图(c)力三角形如图(e)5-8 图示为轧机的两个压辊,其直径均为d=50cm,两棍间的间隙a=0.5cm,两轧辊转动方向相反,如图上箭头所示。
第一章参考答案1-1:解:(a):N1=0,N2=N3=P(b):N1=N2=2kN(c):N1=P,N2=2P,N3= -P(d):N1=-2P,N2=P(e):N1= -50N,N2= -90N(f):N1=0.896P,N2=-0.732P注(轴向拉伸为正,压缩为负)1-2:解:σ1=2118504P kNS dπ==35.3Mpaσ2=2228504P kNS dπ==30.4MPa ∴σmax=35.3Mpa1-3:解:下端螺孔截面:σ1=19020.065*0.045P S=15.4Mpa上端单螺孔截面:σ2=2PS =8.72MPa上端双螺孔截面:σ3= 3PS =9.15Mpa∴σmax =15.4Mpa1-4:解:受力分析得:F1*sin15=F2*sin45F1*cos15=P+F2*sin45∴σAB=11FS=-47.7MPaσBC=22FS=103.5 MPa1-5:解:F=6PS1=h*t=40*4.5=180mm2S2=(H-d)*t=(65-30)*4.5=157.5mm 2∴σmax=2FS =38.1MPa1-6:解: (1)σAC =-20MPa,σCD =0,σDB =-20MPa;△ l AC =NL EA =AC LEA σ=-0.01mm△ l CD =CD LEA σ=0△ L DB =DB LEA σ=-0.01mm(2) ∴AB l ∆=-0.02mm1-7:解:31.8127AC AC CB CB P MPa S P MPa S σσ==== AC AC AC L NL EA EA σε===1.59*104,CB CB CB L NL EA EA σε===6.36*104 1-8:解:Nll EAl l ε∆=∆= ∴NEA ε=62.54*10N EA N ε∴==1-9:解:208,0.317E GPa ν==1-10:解:[][]max 59.5MPa σσ=<1-11:解:(1)当45oα=,[]11.2σσ=>强度不够 (2)当60oα=,[]9.17σσ=< 强度够 1-12:解:[]360,200200200*1013.3100*150*10Y p kNS P kNS MPa A σσ-==∴=====<∑1-13:解:[]max 200213MPa MPa σ=<1-14:解:1.78, 1.26d cm d cm ==拉杆链环1-15 解:BC F ==70.7 kN70.70.505140F S FS σσ=∴=== 查表得: 45*45*31-16解:(1)[]2401601.5s s n σσ===MPa[][]24P SP dσσπ≤∴≤24.4D mm∴=(2)2119.51602P P MPa MPa S d σπ===≤⎛⎫⎪⎝⎭1-17 解:(1)2*250*6154402D F P A N π⎛⎫=== ⎪⎝⎭ 78.4AC F MPa S σ== 300 3.8378.4s n σσ∴===[][]''''60*3.14*15*1542390F S F S Nσσ===='61544014.521542390F n F ===≈1-18 解:P=119kN1-19 解:::3:4:535()44AB BC AB BC S P S S P S P =∴==拉,[][][]112841123484AB AB S A kN S P kN P kN σ=====同理所以最大载荷 84kN1-20 解: P=33.3 kN1-21 解:71,,12123A B C P F F P F P ===1-22 解:10MAX MPa σ=-1-23 解:A B X R R R =∴==∑t r l l ∆=∆ t AB l l t α∆=21211111223533131.3cd R AC DB CD AC CD CD AF CD MAX Rl Rl l l l l EA EA Rl Rl Rl l EA EA EA EA t EA t R l S MPa A ααασ∆=∆+∆+∆=+=+=∴====第二章习题2-1 一螺栓连接如图所示,已知P=200 kN , =2 cm ,螺栓材料的许用切应力[τ]=80Mpa ,试求螺栓的直径。
第二章习题2-1 一螺栓连接如图所示,已知P=200 kN, =2 cm,螺栓材料的许用切应力[τ]=80Mpa,试求螺栓的直径。
2-2 销钉式安全离合器如图所示,允许传递的外力偶距 m=10kN·cm,销钉材料的剪切强度极限=360 Mpa,轴的直径D=30mm,为保证m>30000 N·cm 时销钉被剪切断,求销钉的直径 d。
2-3 冲床的最大冲力为400 kN,冲头材料的许用应力[σ]=440 Mpa,被冲剪钢板的剪切强度极限=360 Mpa。
求在最大冲力作用下所能冲剪圆孔的最小直径D和钢板的最大厚度。
2-4 已知图示铆接钢板的厚度=10 mm,铆钉的直径为[τ]=140 Mpa,许用挤压应力[]=320 Mpa,P=24 kN,试做强度校核。
2-5 图示为测定剪切强度极限的试验装置。
若已经低碳钢试件的直径D=1 cm,剪断试件的外力P=50.2Kn,问材料的剪切强度极限为多少?2-6一减速机上齿轮与轴通过平键连接。
已知键受外力P=12 kN,所用平键的尺寸为b=28 mm,h=16 mm,l=60 mm,键的许用应力[τ]=87 Mpa,[]=100 Mpa。
试校核键的强度。
2-7图示连轴器,用四个螺栓连接,螺栓对称的安排在直径D=480 mm的圆周上。
这个连轴结传递的力偶矩m=24 kN·m,求螺栓的直径d需要多大?材料的许用切应力[τ]=80 Mpa。
(提示:由于对称,可假设个螺栓所受的剪力相等)2-8 图示夹剪,销子C的之间直径为0.6 cm,剪直径与销子直径相同的铜丝时,若力P=200 N,a=3 cm,b=15 cm,求铜丝与销子横截面上的平均切应力。
2-9 一冶炼厂使用的高压泵安全阀如图所示,要求当活塞下高压液体的压强达到p=3.4 Mpa时,使安全销沿1-1和2-2两截面剪断,从而使高压液体流出,以保证泵的安全。
已知活塞直径D=5.2cm,安全销采用15号钢,其剪切强度极限=320 Mpa,试确定安全销的直径d。
第四章习题4-1 已知F1=60N,F2=80N,F3=150N,m=100N.m,转向为逆时针,θ=30°图中距离单位为m。
试求图中力系向O点简化结果及最终结果。
4-2 已知物体所受力系如图所示,F=10Kn,m=20kN.m,转向如图。
(a)若选择x轴上B点为简化中心,其主矩LB=10kN.m,转向为顺时针,试求B 点的位置及主矢R’。
(b)若选择CD线上E点为简化中心,其主矩LE=30kN.m,转向为顺时针,α=45°,试求位于CD直线上的E点的位置及主矢R’。
4-3 试求下列各梁或刚架的支座反力。
解:(a)受力如图由∑MA =0 FRB•3a-Psin30°•2a-Q•a=0∴FRB=(P+Q)/3由∑x=0 FAx-Pcos30°=0∴FAx =32P由∑Y=0 FAy +FRB-Q-Psin30°=0∴FAy=(4Q+P)/64-4 高炉上料的斜桥,其支承情况可简化为如图所示,设A和B为固定铰,D为中间铰,料车对斜桥的总压力为Q,斜桥(连同轨道)重为W,立柱BD质量不计,几何尺寸如图示,试求A和B的支座反力。
4-5 齿轮减速箱重W=500N,输入轴受一力偶作用,其力偶矩m1=600N.m,输出轴受另一力偶作用,其力偶矩m2=900N.m,转向如图所示。
试计算齿轮减速箱A和B两端螺栓和地面所受的力。
4-6 试求下列各梁的支座反力。
(a) (b)4-7 各刚架的载荷和尺寸如图所示,图c中m2>m1,试求刚架的各支座反力。
4-8 图示热风炉高h=40m,重W=4000kN,所受风压力可以简化为梯形分布力,如图所示,q1=500kN/m,q2=2.5kN/m。
可将地基抽象化为固顶端约束,试求地基对热风炉的反力。
4-9 起重机简图如图所示,已知P、Q、a、b及c,求向心轴承A及向心推力轴承B的反力。
4-10 构架几何尺寸如图所示,R=0.2m,P=1kN。
第一章习题
下列习题中,凡未标出自重的物体,质量不计。
接触处都不计摩擦。
1-1试分别画出下列各物体的受力图。
1-2试分别画出下列各物体系统中的每个物体的受力图。
1-3试分别画出整个系统以及杆BD,AD,AB(带滑轮C,重物E和一段绳索)的受力图。
1-4构架如图所示,试分别画出杆HED,杆BDC及杆AEC的受力图。
1-5构架如图所示,试分别画出杆BDH,杆AB,销钉A及整个系统的受力图。
1-6构架如图所示,试分别画出杆AEB,销钉A及整个系统的受力图。
1-7构架如图所示,试分别画出杆AEB,销钉C,销钉A及整个系统的受力图。
1-8结构如图所示,力P作用在销钉C上,试分别画出AC,BCE及DEH部分的受力图。
参考答案1-1解:
1-2解:
1-3解:
1-4解:
1-5解:
1-6解:
1-7解:
1-8解:。
工程力学材料力学(北京科技大学与东北大学)第一章轴向拉伸与压缩1-1:用截面法求下列各杆指定截面得内力解:(a):N1=0,N2=N3=P(b):N1=N2=2kN(c):N1=P,N2=2P,N3= -P(d):N1=-2P,N2=P(e):N1= -50N,N2= -90N(f):N1=0、896P,N2=-0、732P注(轴向拉伸为正,压缩为负)1-2:高炉装料器中得大钟拉杆如图a所示,拉杆下端以连接楔与大钟连接,连接处拉杆得横截面如图b所示;拉杆上端螺纹得内径d=175mm。
以知作用于拉杆上得静拉力P=850kN,试计算大钟拉杆得最大静应力。
解:σ1=2118504P kNS dπ==35、3Mpaσ2=2228504P kNS dπ==30、4MPa∴σmax=35、3Mpa1-3:试计算图a所示钢水包吊杆得最大应力。
以知钢水包及其所盛钢水共重90kN,吊杆得尺寸如图b所示。
解:下端螺孔截面:σ1=19020.065*0.045P S=15、4Mpa上端单螺孔截面:σ2=2P S =8、72MPa上端双螺孔截面:σ3= 3P S =9、15Mpa∴σmax =15、4Mpa1-4:一桅杆起重机如图所示,起重杆AB为一钢管,其外径D=20mm,内径d=18mm;钢绳CB 得横截面面积为0、1cm2。
已知起重量P=2000N,试计算起重机杆与钢丝绳得应力。
解:受力分析得:F1*sin15=F2*sin45F1*cos15=P+F2*sin45∴σAB=11FS=-47、7MPaσBC=22FS=103、5 MPa1-5:图a所示为一斗式提升机、斗与斗之间用链条连接,链条得计算简图如图b 所示,每个料斗连同物料得总重量P=2000N、钢链又两层钢板构成,如c所示、每个链板厚t=4、5mm,宽h=40mm,H=65mm,钉孔直径d=30mm、试求链板得最大应力、解:F=6PS 1=h*t=40*4、5=180mm 2S2=(H-d)*t=(65-30)*4、5=157、5mm2∴σmax=2F S =38、1MPa1-6:一长为30cm 得钢杆,其受力情况如图所示、已知杆截面面积A=10cm2,材料得弹性模量E=200Gpa,试求;(1) AC 、 CD DB 各段得应力与变形、 (2) AB 杆得总变形、解: (1)σAC =-20MPa,σCD =0,σDB =-20MPa;△ l AC =NL EA =AC LEA σ=-0、01mm△ l CD =CD LEA σ=0△ L DB =DB LEA σ=-0、01mm (2) ∴ABl ∆=-0、02mm1-7:一圆截面阶梯杆受力如图所示,已知 材料得弹性模量E=200Gpa,试求各段得应力与应变、 解:31.8127AC ACCB CBPMPa S PMPa S σσ====AC AC AC LNL EA EA σε===1、59*104,CB CB CB LNL EA EA σε===6、36*1041-8:为测定轧钢机得轧制力,在压下螺旋与上轧辊轴承之间装置一测压用得压头、压头就是一个钢制得圆筒,其外径D=50mm,内径d=40mm,在压头得外表面上沿纵向贴有测变形得电阻丝片、若测得轧辊两端两个压头得纵向应变均为ε=0、9*10-2,试求轧机得总轧 制压力、压头材料得弹性模量E=200Gpa 、 解:QNl l EA l l ε∆=∆=∴N EA ε=62.54*10N EA N ε∴==1-9:用一板状试样进行拉伸试验,在试样表面贴上纵向与横向得电阻丝来测定试样得改变。
第四章习题4-1 求下列各梁指定截面上的剪力Q和弯矩M。
各截面无限趋近于梁上A、B、C等各点。
4-2 试列出下列各梁的剪力方程和弯矩方程,作剪力图和弯矩图,并求和。
4-3 用叠加法作以下各梁的弯矩图。
并求出。
4-4 用剪力、弯矩和分布载荷集度之间的微分关系校核前面已画的剪力图和弯矩图是否正确。
4-5 不列剪力方程和弯矩方程,作以下各梁的剪力图和弯矩图,并求出和。
4-6 用合适的方法作下列各梁的剪力图和弯矩图。
4-7 试根据载荷、剪力图和弯矩图之间的关系,检查下列各梁的剪力图和弯矩图是否正确,并对错误之处加以改正。
4-8 作下列构件的内力图。
4-9 在梁上行走的小车二轮的轮压均为P ,如图所示。
问小车行至何位置时梁内的弯矩最大?最大弯矩值是多少?设小车的轮距为c,大梁的跨度为。
参考答案4-1 解:题(b)(1)求支反力(见图)由,l-P l=0 =由,(2)剪力按计算剪力的规则(3)弯矩按计算弯矩的规则其它各题的答案:(a)(c)(d)(e)(f)4-2 解:题c(1)剪力和弯矩方程以左端A为原点,任一截面距左端的距离为x(图)\剪力方程:弯矩方程:(2 )剪力图与弯矩图按上述剪力方程和弯矩方程绘剪力图和弯矩图(3)与值由及得=200N =950题(f)(1)求支反力(见图)由,600-1004040=0=由,q4020-60=0=校核:+=2667+1333=4000N=q40=10040 所以支反力计算正确(2)剪力和弯矩方程以左端为原点,任一截面距左端的距离为x,则得剪力方程:弯矩方程(2)剪力图和弯矩图按上述剪力及弯矩方程绘出图及所示的剪力图和弯矩图所示剪力图和弯矩图.图中最大弯矩的截面位置可由,即剪力的条件求得Q(x)=3333-100x=0x=33.3cm(4)及由及得=2667N ,=355其他各题的答案:(a)=ql =(b)(d)(e)(g)(h)(i)(j)4-3 解:题c分别作、q单独作用时的弯矩图(图、),然后将此二图叠加得总的弯矩图。
{教育管理}工程力学静力学某市科大东北大学版版四
4-3试求下列各梁或刚架的支座反力。
解:
(a)受力如图
由∑M=0F•3a-Psin30°•2a-Q•a=0
∴FRB=(P+Q)/3
由∑x=0F-Pcos30°=0
Ax
∴F=P
Ax
由∑Y=0F+F-Q-Psin30°=0
Ay RB
∴F=(4Q+P)/6
Ay
4-4高炉上料的斜桥,其支承情况可简化为如图所示,设A和B为固定铰,D为中间铰,料车对斜桥的
总压力为Q,斜桥(连同轨道)重为W,立柱BD质量不计,几何尺寸如图示,试求A和B的支座反力。
4-5齿轮减速箱重W=500N,输入轴受一力偶作用,其
力偶矩m=600N.m,输出轴受另一力偶作用,其力偶1
矩m=900N.m,转向如图所示。
试计算齿轮减速箱A 2
和B两端螺栓和地面所受的力。
4-6试求下列各梁的支座反力。
(a)(b)
4-7各刚架的载荷和尺寸如图所示,图c中m>m,
21
试求刚架的各支座反力。
4-8图示热风炉高h=40m,重W=4000kN,所受风压力可以简化为梯形分布力,如图所示,q=500kN/m,
1
q=2.5kN/m。
可将地基抽象化为固顶端约束,试求地2
基对热风炉的反力。
4-9起重机简图如图所示,已知P、Q、a、b及c,求
向心轴承A及向心推力轴承B的反力。
4-10构架几何尺寸如图所示,R=0.2m,P=1kN。
E为中间铰,求向心轴承A的反力、向心推力轴承B的反力及销钉C对杆ECD的反力。
4-11图示为连续铸锭装置中的钢坯矫直辊。
钢坯对矫直辊的作用力为一沿辊长分布的均布力q,已知
q=1kN/mm,坯宽1.25m。
试求轴承A和B的反力。
4-12立式压缩机曲轴的曲柄EH转到垂直向上的位置时,连杆作用于曲柄上的力P最大。
现已知P=40kN,飞轮重W=4kN。
求这时轴承A和B的反力。
4-13汽车式起重机中,车重W=26kN,起重臂CDE
1
重G=4.5kN,起重机旋转及固定部分重W=31
2
kN,作用线通过B点,几何尺寸如图所示。
这时起重
臂在该起重机对称面内。
求最大起重量P。
max
4-14平炉的送料机由跑车A及走动的桥B所组成,跑车装有轮子,可沿桥移动。
跑车下部装有一倾覆操纵
柱D,其上装有料桶C。
料箱中的载荷Q=15kN,力Q
与跑车轴线OA的距离为5m,几何尺寸
如图所示。
如欲保证跑车不致翻倒,试问小车连同操纵柱的重量W最小应为多少?
4-15两根位于垂直平面内的均质杆的底端彼此相靠地搁在光滑地板上,其上端则靠在两垂直且光滑的墙上,质量分别为P1与P2。
求平衡时两杆的水平倾角α与α的关系。
12
4-16均质细杆AB重P,两端与滑块相连,滑块A和B可在光滑槽内滑动,两滑块又通过滑轮C用绳索相互连接,物体系处于平衡。
(a)用P和θ表示绳中张力T;
(b)当张力T=2P时的θ值。
4-17已知a,q和m,不计梁重。
试求图示各连续梁
在A、B和C处的约束反力。
4-18各刚架的载荷和尺寸如图所示,不计刚架质量,
试求刚架上各支座反力。
4-19起重机在连续梁上,已知P=10kN,Q=50kN,不计梁质量,求支座A、B和D的反力。
4-20箱式电炉炉体结构如图a所示。
D为炉壳,E为炉顶拱,H为绝热材料,I为边墙,J为搁架。
在实际
炉子设计中,考虑到炉子在高温情况下拱顶常产生裂缝,可将炉拱简化成三铰拱,如图b所示。
已知拱顶
是圆弧形,跨距l=1.15m,拱高h=0.173m,炉顶重
G=2kN。
试求拱脚A和B处反力。
4-21图示厂房房架是由两个刚架AC和BC用铰链连接组成,A与B两铰链固结于地基,吊车梁宰房架突出
部分D和E上,已知刚架重G
=G=60kN,吊车桥重Q=10kN,风力F=10kN,几何12
尺寸如图
所示。
D和E两点分别在力G和G的作用线上。
求
12
铰链A、B和C的反力。
4-22图示构架由滑轮D、杆AB和CBD组成,一钢丝绳绕过滑轮,绳的一端挂一重物,重量为G,另一端系
在杆AB的E处,尺寸如图所示,试求铰链A、B、C
和D处反力。
4-23桥由两部分组成,重W1=W2=40kN,桥上有载荷P=20kN,尺寸如图所示,试求出铰链A、B和C的反力。
4-24图示结构,在C、D、E、F、H处均为铰接。
已知
P=60kN,P=40kN,P=70kN,几何尺寸如图所示。
试求123
各杆所受的力。
4-25构架的载荷和尺寸如图所示,已知P=24kN,求铰链A和辊轴B的反力及销钉B对杆ADB的反力。
4-26构架的载荷和尺寸如图所示,已知P=40kN,R=
0.3m,求铰链 A 和 B 的反力及销钉 C 对杆 ADC 的反力。
4-27 图示破碎机传动机构,活动夹板 AB 长为 600mm,假设破碎时矿石对活动夹板作用力沿垂直于 AB 方向的分力 P=1kN,BC=CD=600mm,AH=400mm,OE=100mm,图示位置时,机构平衡。
试求电机对杆 OE 作用的力偶的
力偶矩 m 。
04-28 曲柄滑道机构如图所示,已知 m=600N.m,OA=0.6m,BC=0.75m 。
机构在图示位置处于平衡,α=30°,β=60°。
求平衡时的 P 值及铰链 O 和 B 反力。
4-29 插 床 机 构 如 图 所 示 , 已 知 OA=310mm ,O B=AB=BC=665mm,CD=600mm,OO
=545mm,P=25kN 。
11在图示位置:OO A 在铅锤位置;O C 在水平位置,机
11构处于平衡,试求作用在曲柄 OA 上的主动力偶的力偶矩 m 。
4-30 在图示机构中,OB 线水平,当 B 、D 、F 在同一铅垂线上时,DE 垂直于 EF,曲柄OA正好在铅锤位置。
已知 OA=100mm,BD=BC=DE=100mm,EF=100mm,不计杆重和摩擦,求图示位置平衡时 m/P 的值。
4-31 图 示 屋 架 为 锯 齿 形 桁 架 。
G =G =20kN ,12
W =W =10kN,
几何尺寸如图所示,试求各杆内力。
124-32 图 示 屋 架 桁 架 。
已 知 F =F =F =F =30kN ,
1245。