!第六章弯曲应力
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!第六章弯曲应力弯曲应力从7题之后差一个题号!!6-1 求图示各梁在m-m截面上A点的正应力和危险截面上最大正应力。
题6-1图解:(a )mKN M mm ⋅=-5.2mKN M ⋅=75.3max48844108.49064101064m d J x --⨯=⨯⨯==ππMPa A37.20108.490104105.2823=⨯⨯⨯⨯=--σ (压)MPa2.38108.4901051075.3823max=⨯⨯⨯⨯=--σ(b )mKN M mm ⋅=-60mKN M ⋅=5.67max488331058321210181212m bh J x --⨯=⨯⨯==MPaA 73.611058321061060823=⨯⨯⨯⨯=--σ (压)MPa 2.104105832109105.67823max=⨯⨯⨯⨯=--σ(c )m KN M mm ⋅=-1 mKN M ⋅=1max48106.25m J x-⨯=36108.7m W x-⨯=cmy A 99.053.052.1=-=MPa A 67.38106.251099.0101823=⨯⨯⨯⨯=--σ (压)MPa 2.128106.2510183max=⨯⨯=-σ6-2 图示为直径D =6 cm 的圆轴,其外伸段为空心,内径d =4cm ,求轴内最大正应力。
解:)1(32431απ-=D Wx⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯⨯=-463)64(110326π361002.17m -⨯=3463321021.213210632m D W x --⨯=⨯⨯==ππMPa88.521002.17109.0631=⨯⨯=-σMPa 26.551021.2110172.1631=⨯⨯=-σMPa26.55max=σ6-3 T 字形截面铸铁梁的尺寸与所受载荷如图示。
试求梁内最大拉应力与最大压应力。
已知I z =10170cm 4,h 1=9.65cm ,h 2=15.35cm 。
解:A 截面: Mpa 95.371065.9101017010402831max =⨯⨯⨯⨯=--σ (拉) Mpa 37.501035.15101017010402831min -=⨯⨯⨯⨯-=--σ(压)E 截面 Mpa 19.301035.15101017010202832max =⨯⨯⨯⨯=--σ (拉) Mpa 98.181065.9101017010202832min -=⨯⨯⨯⨯-=--σ(压)6-4 一根直径为d 的钢丝绕于直径为D 的圆轴上。
(1) 求钢丝由于弯曲而产生的最大弯曲正应力(设钢丝处于弹性状态)(2) 若 d =lmm ,材料的屈服极限sσ=700MPa ,弹性模量E =210GPa ,求不使钢丝产生残余变形的轴径D 。
解:EJM =ρ1Dd E EJM 324πρ==D dE d M W M ⋅===3max32πσcmm dE D s303.01070010110210639==⨯⨯⨯⨯=⋅≥-σ6-5 矩形悬臂梁如图示.已知l = 4 m ,32=h b ,q =10kN/m ,许用应力[σ]=10Mpa 。
试确定此梁横截面尺寸。
解:m KN ql M⋅=⨯⨯==80410212122max963266322h h h h W =⨯==910101080263h M W W M =⨯⨯==⇒=σσcm m h 6.41416.0==cmb 7.27=6-6 20a 工字钢梁的支承和受力情况如图所示。
若[σ]=160MPa ,试求许用载荷P 。
解:3237cm W =P 32 m KN PM ⋅=32max[][]P W M 32102371016066=⨯⨯⨯=⋅=-σ (M 图)P 32[]KN P 880.5623716023=⨯⨯=6-7 压板的尺寸和载荷情况如图所示。
材料为 45钢,sσ=380 MPa ,取安全系数5.1=n 。
试校核压板强度。
解:2331568)121230122030(101mm W =⨯-⨯⨯=m N M ⋅=⨯⨯⨯=-3601020101833[]σσ<=⨯==-MPa W M 6.22910156836096-7 由两个槽钢组成的梁受力如图示。
已知材料的许用应力[σ]=150 MPa ,试选择槽钢号码。
解:mKN M⋅=60max[]33363m ax400104.010*******cm m M W x =⨯=⨯⨯==-σ查表:(22a , 332006.217cm cm W x>=)mKN ⋅60m20KN(M 图)6-8割刀在切割工件时,受到P=1kN的切销力的作用。
割刀尺寸如图所示。
试求割刀内最大弯曲应力。
解:mN p M ⋅=⨯⨯=-I81083mN p M ⋅=⨯⨯=-∏30103033242.706135.2mm W =⨯=I321506154mm W =⨯=∏()MPa W M 114104.7089m ax =⨯==-I I I σ ()MPa W M 20010150309m ax =⨯==-∏∏∏σ6-9 图示圆木,直径为D ,需要从中切取一矩形截面梁。
试问(1)如要使所切矩形截面的抗弯强度最高,h 、b 分别为何值?(2)如要使所切矩形截面的抗弯刚度最高,h 、b 又分别为何值?解:6)(6222b D b bh W -==0=dbdW∴06322=-b D∴322D b =2222323DD D h =-=∴从强度讲:D b 57735.0=∴ D h 8165.0=12)(123222b D b bh J -==0=dbdJ)2()(23)(21222322=-⨯-⨯⨯+-b b D b b D∴从刚度讲 D b 50.0=D h 866.0=6-10 T 字形截面的铸铁梁受纯弯曲如图示,欲使其最大压应力为最大拉应力的3倍,巳知h = 12cm ,t =3cm ,试确定其翼板宽度b 之值。
解:3maxmax=下上拉压y y =σσ下上=y y 3 12=h y y =+下上cm y 3412==下5.4)39()233)(3(=⨯⨯--⨯=b Scmb 275.135.439=⨯⨯⨯=611 图示简支梁,由No.18工字钢制成,在外载荷作用下,测得横截面A 处梁底面的纵向正应变4100.3-⨯=ε,试计算梁的最大弯曲正应力σmax 。
已知钢的弹性模量E =200GPa, a =1m 。
解:MPaE A60100.31020049=⨯⨯⨯==-εσ28/34/3max max ===A A M M σσMPaA 1206022max=⨯==σσ243qa283qa241qa(M图)612 试计算图示矩形截面简支梁的1-1面上a 点和b 点的正应力和剪应力。
解:1-1截面 KN Q 6364.3=mKN M ⋅=6364.3433375.210912155.712cm bh J =⨯==283105.310375.2109106364.3--⨯⨯⨯⨯==y J M a σMPa03.6=82310375.2109105.7106364.3--⨯⨯⨯⨯=b σMPa93.12=2863105.710375.2109105.5)5.74(106364.3---⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==Jb QS a τMPa 379.0=6-13 计算在均布载荷 q =10 kN /m 作用下,圆截面简支梁的最大正应力和最大剪应力,并指出它们发生在何处。
解:232max110108181⨯⨯⨯==ql Mm N ⋅⨯=31025.1 1101021213max⨯⨯⨯==ql Q N3105⨯=633m ax 105321025.1-⨯⨯⨯==πσWMMPa86.101= 在跨中点上、下边缘 34105410534423max⨯⨯⨯⨯=⨯=-πτA QMPa46.25= 在梁端,中性轴上6-14 试计算6-12题工字钢简支梁在图示载荷下梁内的最大剪应力。
解:MPa Wqa 60832=qa 413185cm W =mKN q /6.29123810185106066=⨯⨯⨯⨯⨯=-qa 43KN qa Q 2.2216.294343max =⨯⨯==(Q 图) MPa Jt QS 12.22105.6104.15102.22323max=⨯⨯⨯⨯==--τ6-15 矩形截面木梁所受载荷如图示,材料的许用应力[σ]=10Mpa 。
试选择该梁的截面尺寸,设1:2:=b hKN 19 m KN ⋅141KN 8 KN 9KN 1m KN ⋅8KN 21 (Q 图) ( M 图) 解:KNR A19=KNR B 29=126132h bh W ==[]σσ≤⨯==12101433m axhW Mcm m h 6.25256.01010121014363==⨯⨯⨯=cmb 8.12=[]ττ<=⨯⨯⨯⨯==-MPa A Q 961.0106.258.1210215.15.143max6-16 试为图示外伸梁选择一工字形截面,材料的许用应力[σ]= 160MPa ,[τ]=80Mpa 。
解:[]3612510160100020cm MW =⨯⨯==σ取16I , 3141cm W = )(8.13:cm S J =[]ττ<=⨯⨯⨯==-MPa Jt QS 181.01068.13101533故 取No16工字钢)(x QKN15)(x MmKN ⋅20KN 5 m KN ⋅10KN 10 (Q 图) (M 图)6-17 图示起重机安装在两根工字形钢梁上,试求起重机在移动时的最危险位置及所采用工字型钢的号码。
已知 l =10 m ,a =4 m ,d =2 m 。
起重机的重量 W =50 kN ,起重机的吊重P =10 kN ,钢梁材料的许用应力[σ]=160 MPa ,[τ]= 100Mpa 。
解:轻压:KN 10 ,KN 50[]x x x R 658)8(10)10(50101-=-+-=xx Rx x M ⋅-==)658()(0=dxdM 01258=-x m x 833.4=m KN M ⋅=⨯⨯-=17.140833.4)833.4658(max[]63m ax101601017.140⨯⨯==σM W33387610876.0cm m =⨯=- 取 两个 aI 28 33438215.508cm Wcm Wz=>=KN10 KN 50d m 106-18 等腰梯形截面梁,其截面高度为h 。
用应变仪测得其上边的纵向线应变611042-⨯-=ε,下边的纵向线应变621014-⨯=ε。
试求此截面形心的位置。
解:11M εσ⋅=⋅E J y b=上 22M εσ⋅=⋅E J y b=下314422121==y y =εε hy y =+21 ∴h y y =+223∴h y 412=h y 431=6-19 简支梁承受均布载荷q ,截面为矩形hb ⨯,材料弹性模量E ,试求梁最底层纤维的总伸长。