4
3
第 7 章 弯曲强度
7－1 直径为 d 的圆截面梁，两端在对称面内承受力偶矩为 M 的力偶作用，如图所示。若
已知变形后中性层的曲率半径为 ρ ；材料的弹性模量为 E 。根据 d 、 ρ 、E 可以求得梁所承受 的力偶矩 M 。现在有 4 种答案，请判断哪一种是正确的。
(A)
M ＝
E π d 习题 7－1 图
(B) 64ρ M ＝
64 ρ
(C) E π d 4 M ＝
E π d
(D)
32 ρ M ＝ 32ρ E π d 3
正确答案是 A 。
7－2
关于平面弯曲正应力公式的应用条件，有以下 4 种答案，请判断哪一种是正确的。
(A) 细长梁、弹性范围内加载； (B) 弹性范围内加载、载荷加在对称面或主轴平面内； (C) 细长梁、弹性范围内加载、载荷加在对称面或主轴平面内； (D) 细长梁、载荷加在对称面或主轴平面内。
正确答案是 C _。
7－3 长度相同、承受同样的均布载荷 q 作用的梁，有图中所示的 4 种支承方式，如果从 梁的强度考虑，请判断哪一种支承方式最合理。
l 5
习题 7－3 图
正确答案是 d 。
7－4 悬臂梁受力及截面尺寸如图所示。图中的尺寸单位为 mm 。求：梁的 1－1 截面上 A 、
?? ? A I z
B 两点的正应力。
习题 7－4 图
解：1. 计算梁的 1－1 截面上的弯矩：
M = ?1×103
N ×1m+600N/m ×1m ×1m ? =
?1300 N ? m ?
2 ? 2. 确定梁的 1－1 截面上 A 、B 两点的正应力：
A 点：
?150 ×10?3 m ? 1300 N ? m ×?
? 20 ×10?3
m ? σ = M z y = ? 2 ?＝2.54×106 Pa = 2.54 MPa (拉应力) I z
B 点：
100 ×10-3m ×(150 ×10-3m )
3
12
1300N ? m ×? 0.150m ? 0.04m ?
? ? σ = M z y ? 2 ? =1.62 ×106 Pa =1.62MPa(压应力) B ()
12
7－5 简支梁如图所示。试求I-I 截面上A 、B 两点处的正应力，并画出该截面上的正应力 分布图。
习题 7－5 图
A
(a)
A
(b)
F R R B
解：（1）求支座约束力
F RA = 3.64kN,
F RB = 4.36kN
习题 7－5 解图
（2）求I －I 截面的弯矩值（见习题7－5解图b ）
M I ?I = 3.64kN ? m
（3）求所求点正应力
σ = M I-I y A
I z
3
3 I = bh z
12
= 75 ×150 12
= 21.1×106 mm 4 y A = (75 ? 40) = 35mm 6
∴σ = ? 3.64 ×10 ×35 = ?6.04MPa
A 21.1×106
6
σ = 3.64 ×10 × 75 =12.94MPa B 21.1×106
7－6 加热炉炉前机械操作装置如图所示，图中的尺寸单位为 mm 。其操作臂由两根无缝 钢管所组成。外伸端装有夹具，夹具与所夹持钢料的总重 F P ＝2200 N ，平均分配到两根钢管上。 求：梁内最大正应力（不考虑钢管自重）。
3
习题 7－6 图
解：
1． 计算最大弯矩：
?3 3
M max = ?2200N × 2395 ×10 m= ?5.269 ×10 N ? m
2． 确定最大正应力：
σ = M max = M max
, α = 66mm = 0.611 max 3
2W
σ = M max =
2 × πD 32 (1 ?α 4 )
5.268 N ? m
108mm = 24.71×106 Pa=24.71 MPa max
2W =π (1= 08 ×10?3 m ) 2 × (1 ? 0.6114 ) 32
7－7 图示矩形截面简支梁，承受均布载荷 q 作用。若已知 q ＝2 kN/m ，l ＝3 m ，h ＝2b
＝240 mm 。试求：截面竖放(图 c)和横放(图 b)时梁内的最大正应力，并加以比较。
习题 7－7 图
解：1．计算最大弯矩：
ql 2
2 ×103
N/m ×(3m )2
M max = = = 2.25 ×103 N ? m
8 8
2．确定最大正应力： 3
平放： σ
= M max = 2.25 ×10 N ? m × 6
= 3.91×106 Pa=3.91 MPa
max 2
?3 ?3 2
hb 6
240 ×10 m ×(
120 ×10 m
)
4
?
?
竖放：σ
= M max = 2.25 ×103 N ? m ×6
=1.95 ×106 Pa=1.95 MPa
max
2
?3 ?3 2
bh 6
120 ×10 m ×(
240 ×10 m )
3．比较平放与竖放时的最大正应力：
σmax (平放) σmax (竖放) 3.91 1.95
≈ 2.0
7－8 圆截面外伸梁，其外伸部分是空心的，梁的受力与尺寸如图所示。图中尺寸单位
为 mm 。已知 F P ＝10kN ，q ＝5kN/m ，许用应力 [σ ]
＝140 MPa ，试校核梁的强度。
M
解：画弯矩图如图所示：
习题 7－8 图
3
σ ( ) M
max1 = 32 ×30.65 ×10 N ? m = 113.8 ×106 Pa=113.8 MPa< [σ ] max 实＝ W 1
π (140 ×10-3m )
3
σ ( ) M max2 = 32 × 20 ×103 N ? m = 100.3 ×106 Pa=100.3 MPa< [σ ] max 空＝ ? ? ? ?
W 2 π (140 ×10-3m )
3 ?1 ?
?? 100
?140 ? ? 所以，梁的强度是安全的。
7－9 悬臂梁 AB 受力如图所示，其中 F P ＝10 kN ，M ＝70 kN ·m ，a ＝3 m 。梁横截面的
形状及尺寸均示于图中(单位为 mm)，C 为截面形心，截面对中性轴的惯性矩 I z ＝1.02×108 mm 4
，
拉伸许用应力 [σ ]＋＝40 MPa ， 压缩许用应力 [σ ]
－
＝120 MPa 。试校核梁的强度是否安全。
解：画弯矩图如图所示：
σ σ σ σ
M (kN.m)
C 截面
习题 7－9 图
3 ?3
+ max = 30 ×10 N ? m ×96.4 ×10 m = 28.35 ×106
Pa=28.35 MPa 1.02 ×108 ×10?12 m 4
3 ?3
D 截面
－ max = 30 ×10 N ? m ×153.6 ×10 m = 45.17 ×106 Pa=45.17 MPa 1.02 ×108 ×10?12 m 4
3 ?3
+
max = 40 ×10 N ?m ×153.6 ×10 m = 60.24 ×106 Pa=60.24 MPa> [σ ] 1.02 ×108 ×10?12 m 4
3 ?3
－ max = 40 ×10 N ? m ×96.4 ×10 m = 37.8 ×106 Pa=37.8 MPa 1.02 ×108 ×10?12 m 4
所以，梁的强度不安全。
7－10 由 No.10 号工字钢制成的 ABD 梁，左端 A 处为固定铰链支座，B 点处用铰链与钢 制圆截面杆 BC 连接，BC 杆在 C 处用铰链悬挂。已知圆截面杆直径 d ＝20 mm ，梁和杆的许用 应力均为 [σ ]＝160 MPa ，试求:结构的许用均布载荷集度 [q ]
。
M
max P
习题 7－10 图
解：画弯矩图如图所示：
对于梁：
M max = 0.5q
σ = M max ≤ [σ ], 0.5q ≤ [σ ] max
W W [σ ]W 160 ×106 × 49 ×10?6
q ≤ = = 15.68 ×103 N/m=15.68 kN/m
0.5 0.5
对于杆：
σ = F N ≤ [σ ],
4F B = 4 × 2.25q ≤ [σ ] max
A πd 2 πd 2
πd 2
×[σ ] π ×(20 ×10-3 )2
×160 ×106 q ≤
=
= 22.34 ×103 N/m=22.34 kN/m
4 × 2.25
4 × 2.25
所以结构的许可载荷为
[q ]
= 15.68 kN/m
7－11 图示外伸梁承受集中载荷 F P 作用，尺寸如图所示。已知 F P ＝20 kN ，许用应力 [σ ]
＝
160 MPa ，试选择工字钢的号码。
习题 7－11 图
解：
M = F ×1m=20
×103 N ×1m=20 ×103 N ? m
σmax = M max W ≤ [σ ],
F ×1m 20 ×103 ×1m W ≥ P
= = 0.125 ×10－3 m 3＝125 cm 3
[σ ] 所以，选择 No.16 工字钢。
160 ×106
Pa
7－12 图示之 AB 为简支梁，当载荷 F P 直接作用在梁的跨度中点时，梁内最大弯曲正应 力超过许用应力 30％。为减小 AB 梁内的最大正应力，在 AB 梁配置一辅助梁 CD ，CD 也可以
看作是简支梁。试求辅助梁的长度 a 。
解： 1．没有辅助梁时
σmax
= M max ≤ [σ ], W F P l 4 = 1.30 [σ ] W
σmax = M
max ≤ [σ ], W F P l
(3 ? 2a ) 2 = [σ ] W F P l (3 ? 2a ) F P l
2 = 4 = [σ ] W 1.30 ×W 1.30 ×(
3 ? 2a ) = 3 a = 1.38
4 m
7－13 一跳板左端铰接，中间为可移动支承。为使体重不同的跳水者站在跳板前端在
跳板中所产生的最大弯矩M zmax 均相同，问距离 a 应怎样变化?
习题 7－13 图
解：最大弯矩发生在可移动简支点B 处。（见图a 、b ）
设不同体重分别为W ，W + ΔW ,则有， W (l ? a ) = (W + ΔW )(l ? a ? Δa )
A
B
W
A
整理后得 a 图
Δa =
ΔW
(W + ΔW )
b 图
(l ? a )
此即为相邻跳水者跳水时，可动点B 的调节距离 Δa 与他们体重间的关系。
7－14 利用弯曲内力的知识，说明为何将标准双杠的尺寸设计成 a=l /4。
M M F
习题 7－14 图
解：双杠使用时，可视为外伸梁。
其使用时受力点应考虑两种引起最大弯矩的情况。如图a 、b 所示。
A
C
B
a 图
A
C
B
b 图
若将a 的长度设计能达到下述情况为最经济、省工：
M + = M ? ， max
max
即正负弯矩的绝对值相等，杠为等值杆。
当a=l /4时，
+ max
? max
= F P l / 4 （如图a ，在中间面C ）
； = F P l / 4 （发生在图b 所示受力情况下的A 面或B 面）。
7－15 图示二悬臂梁的截面均为矩形(b×h )，但(a)梁为钢质，(b)梁为木质。试写出危 险截面上的最大拉应力与最大压应力的表达式，并注明其位置。二梁的弹性模量分别为E 钢、 E 木。
P
F P
习题 7－15 图
解：（1）两悬臂梁均为静定梁，故应力与材料弹性常数无关。
（2）两悬臂梁均发生平面弯曲，危险面均在固定端处。
σ σ σ σ 6 I 6 I
（3）钢梁：
（4）木梁：
+
max
? max
= 6F P l bh 2 =
6F P l bh 2
（在固定端处顶边诸点）
（在固定端处底边诸点）
+
max
? max
= 6F P l hb 2 = 6F P l hb 2
（在固定端处后侧边诸点）
（在固定端处前侧边诸点）
7－16 T 形截面铸铁梁受力如图所示，其截面的 I z = 2.59 ×10?6 m 4 。试作该梁的内力 图，求出梁内的最大拉应力和最大压应力，并指出它们的位置。画出危险截面上的正应力分 布图。
习题 7－16 图
解：（1）求支座约束力
F RA = 37.5kN, F RB = 112.5kN
（2）作内力图，剪力图、弯矩图分别见习题7－16解图b 、c 。 （3）求所最大正应力和最小正应力
E 、B 两截面分别发生最大正弯矩与最大负弯矩。 所以，两个截面均有可能是危险截面。
σ
+
= M E y 2 = 14 ×10 ×142 = 76.8MPa （在E 截面下缘）
max
z 2.59 ×107
σ
?
= M B y 2 = 25 ×10 ×142
= ?137MPa （在B 截面下缘） max
z
2.59 ×107
正应力分布图见图d 。
σ σ σ y m
(a)
A
q
E B
D
2m
1m
50 kN
37.5 kN
⊕
(b)
⊕
?
1
62.5 kN
43.6MPa
(d)
(c)
14 kN·m
y 2
⊕
?
25 kN·m
76.8MPa
137MPa
习题 7－16 解图
7－17 发生平面弯曲的槽形截面(No.25a)简支梁如图所示。在横放和竖放两种情况
下， (a)比较许用弯曲力偶矩m O 的大小，已知[σ]=160MPa ；(b)绘出危险截面上的正应力分 布图。
习题 7－17 图
解：
(a)
F R R B
(b)
y 1
(c)
y 2
5
O + max
y 1 y 2
?
+ max
?
max
σ max
习题 7－17 解图
3
3
（1）求支座约束力
F RA
= F RB
= m
O kN
5
（2）作弯矩图见习题7－17解图b 所示。 （3）竖放下的许用弯曲力偶矩m O
由型钢表查得
从b 图中得：
W =269.6×103 mm
3
M = 3m
O
由强度条件 max
σ max = 5
M
max W
≤ [σ ]
m ≤ 5 W
[σ ] = 5 × 269.6 ×10
×160
= 71.89kN ? m O 3 3
（4）横放下的许用弯曲力偶矩m O ：
由型钢表查得
由强度条件
W =30.61×103 mm
3
m ≤ 5 W
[σ ] = 5 ×30.61×10 ×160 = 8.16kN ? m O 3 3
危险截面上的正应力分布图见图c 。
7 － 18
制动 装置的 杠 杆 用直径 d =30mm 的 销 钉支承 在 B 处。 若 杠 杆的许 用应力
[σ]=140MPa ，销钉的剪切许用应力[τ]=100MPa ，求许可载荷[F P1], [F P2]。
F P1
F P2
习题 7－18 图
解：（1）求 F P1 与 F P2 的关系
4
杠杠平衡时有： F P1 ×1000 = F P2 × 250 ， （2）作弯矩图，如图 a 所示
F P2 = 4F P1
(a
5F
P1
(b)
F F 2 P1
2 P1
（3）梁的弯曲正应力强度条件
习题 7－18 解图
σ max =
M max W
≤ [σ ]
20 × 60
3
(
20 ×303 ? ) W = 12
12 =1.05 ×104 mm 3
30
1000F p1 W
≤ [σ ]
F ≤ W [σ ] = 1.05 ×10
×140 = 1.47kN P1
1000 1000
∴F P2 ≤ 5.88kN
（4）校核销钉的剪切强度
剪切强度条件：
F Q τ max = A
≤ [τ ]
其中， F
= 5 F
= 3.675mm 2
Q
2 P1
3
∴τ max
= 3.675 ×10 706.86
= 5.2MPa < [τ ] 则，销钉安全。
（5）杠杆系统的许可载荷为
[F P1 ] = 1.47kN ，
[F P2 ] = 5.88kN 。
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《工程力学》复习资料 1．画出（各部分）的受力图 （1）（2） （3） 2．力F作用在边长为L正立方体的对角线上。设Oxy平面与立方体的底面ABCD 相平行，两者之间的距离为h，试求力F对O点的矩的矢量表达式。
解：依题意可得： cos cos F F x sin cos F F y sin F F z 其中3 3sin 3 6cos 45 点坐标为： h l l ,,则 3 ) ()(33 33 33 3j i h l F k F j F i F F M 3．如图所示力系由 F 1，F 2，F 3，F 4和F 5组成，其作 用线分别沿六面体棱边。已知：的F 1=F 3=F 4=F 5=5kN, F 2=10 kN ，OA=OC/2=1.2m 。试求力 系的简化结果。 解：各力向O 点简化 0.0.0 .523143C O F A O F M C B F A O F M C O F C O F M Z Y X 即主矩的三个分量 kN F F Rx 55 kN F F Ry 102kN F F F F RZ 54 3 1 即主矢量为: k j i 5105合力的作用线方程 Z y X 24．多跨梁如图所示。已知：q=5kN ，L=2m 。试求A 、B 、D 处的约束力。
取CD 段0 ci M 0 212 ql l F D 解得 kN F D 5取整体来研究，0iy F 0 2D B Ay F l q F F 0ix F 0 Ax F 0 iA M 0 32l F l ql l F D B 联合以上各式，解得 kN F F Ay A 10kN F B 255．多跨梁如图所示。已知：q=5kN ，L=2m ，ψ=30°。试求A 、C 处的约束力。（5+5=10分） 取BC 段0iy F 0 cos 2C B F l q F 0ix F 0 sin C Bx F F 0 ic M 0 22l l q l F By
大作业（一） 一、填空题 1、杆件变形的基本形式有（轴向拉伸和压缩）、（剪切）、（扭转）和（弯曲） 2、材料力学所研究的问题是构件的（强度）、（刚度）和（稳定性）。 3、脆性材料的抗压能力远比抗拉能力（强）。 4、同一种材料，在弹性变形范围内，横向应变ε/和纵向应变ε之间有如下关系：（ε/= -με） 5、（弹性模量E ）是反映材料抵抗弹性变形能力的指标。 6、（屈服点σs ）和（抗拉强度σb ）是反映材料强度的两个指标 7、(伸长率δ)和(断面收缩率ψ)是反映材料塑性的指标，一般把（δ>5%）的材料称为塑性材料，把（δ<5%）的材料称为脆性材料。 8、应力集中的程度可以用（应力集中因数K ）来衡量 9、（脆性材料）对应力集中十分敏感，设计时必须考虑应力集中的影响 10、挤压面是外力的作用面，与外力（垂直），挤压面为半圆弧面时，可将构件的直径截面视为（挤压面） 11、如图所示，铆接头的连接板厚度t=d ，则铆钉剪应力τ= （ 2 2d P πτ= ） ，挤压应力σbs =（ td P bs 2=σ ）。 P/2 P/2 二、选择题 1、构成构件的材料是可变形固体，材料力学中对可变形固体的基本假设不包括（C ） A 、均匀连续性 B 、各向同性假设 C 、平面假设 D 、小变形假设 2、下列力学性能指标中，（B ）是强度指标 A 、弹性模量E B 、屈服强度s σ C 、伸长率δ D 、许用应力σ 3、下列力学性能指标中，（C ）是反映塑性的指标 A 、比例极限p σ B 、抗拉强度b σ C 、断面收缩率ψ D 、安全系数n 4、下列构件中，（ C ）不属于轴向拉伸或轴向压缩 A 、 B 、 C 、 D 、
《工程力学》作业1参考答案 说明：本次作业对应于文字教材第0—3章，应按相应教学进度完成。 一、单项选择题（每小题2分，共30分） 在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号填在题干后面的括号内。 选、错选或多选者，该题无分。 1. 三刚片组成几何不变体系的规则是（B ） A三链杆相连，不平行也不相交于一点 B三铰两两相连，三铰不在一直线上 C三铰三链杆相连，杆不通过铰 D 一铰一链杆相连，杆不通过铰 2. 在无多余约束的几何不变体系上增加二元体后构成（ C ） A可变体系 B瞬变体系 C无多余约束的几何不变体系 D有多余约束的几何不变体系 3. 图示体系为（D ）。 A瞬变体系 B常变体系 C有多余约束的几何不变体系 D无多余约束的几何不变体系 4. 下图所示平面杆件体系是何种杆件体系（ A常变 B瞬变 C不变且无多余联系 D不变且有一个多余联系
5?图示桁架有几根零杆（ D ） A 0 B 2
6?图1所示结构的弯矩图形状应为（ A ） 7 A |C B 1 |F P A a __ a I a 予 r* ---------------- C F p a （下拉）； D F p a （下拉） 4 2 &图示刚架杆端弯矩 M BA 等于（A ） A 5kN 20kN ? m 5kN 2m A Fpa （上拉）； 4 B 旦a （上拉） 2 （左侧受拉） （右侧受拉） （左侧受 30kN - m 30kN - m 10kN - m 10kN - m
9?下图所示伸出梁弯矩图的正确形状为（ C ) CL A|B1 * C' 一/ C1 4 1D 1 .1—9右 A m （上侧受拉） B m （下侧受拉） C m（下侧受拉） D 0 2 m h|A J C 才 」 l l a A AB部分 B BC部分 C CD部分 D DE部分 1A B C D E ■■■ t=0 ― 1 e is 13.对图（a）所示结构，按虚拟力状态图（b）将求出（D ） A截面B的转角 B截面D的转角 C BD两点间的相对移动 D BD两截面间的相对转动 12?悬臂梁两种状态的弯矩图如图所示，图乘结果是（ abl 4EI abl abl 12EI C ) abl 12EI I i I i} 「1 l—— 4EI
《工程力学》作业（第2章平面问题的受力分析） 班级学号姓名成绩 习题2-10 图示平面任意力系中F1=402N，F2=80N，F3=40 N，F4 = 110 N，M= 2000N mm，各力作用位置如图所示。求：（1）力系向点O简化的结果；（2）力系的合力的大小、方向及合力作用线方程。（说明：在本课程中，按机械制图尺寸标注法规定，尺寸单位为mm 时，不标注其单位mm。） 习题2-11 如图所示，当飞机作稳定航行时，所有作用在它上面的力必须相互平衡。已知飞机的重量为P=30 kN，螺旋桨的牵引力F=4 kN。飞机的尺寸：a=0.2 m，b=0.1 m，c=0.05 m，l=5 m。求阻力F x、机翼升力F y1和尾部的升力F y2。
习题2-12 如图所示，飞机机翼上安装一台发动机，作用在机翼OA上的气动力按梯形分布：q1=60 kN/m，q2=40 kN/m，机翼重P1=45 kN，发动机重P2=20 kN，发动机螺旋桨的反作用力偶矩M=18 kN m。求机翼处于平衡状态时，机翼根部固定端O所受的力。 习题2-13 如图所示，行动式起重机不计平衡锤的重量为P=500 kN，其重心在离右轨1.5 m 处。起重机的起重量为P1=250 kN，突臂伸出离右轨10 m。跑车本身重量略去不计，欲使跑车满载或空载时起重机均不致翻倒，求平衡锤的最小重量P2以及平衡锤到左轨的最大距离x。 解起重机受力分析如图b所示
习题2-14 如图所示，如图所示，组合梁由AC和DC两段铰接构成，起重机放在梁上。已知起重机重P1=50 kN，重心在铅直线EC上，起重载荷P2=10 kN。如不计梁重，求支座A，B和D三处的约束力。 习题2-15 图示传动机构，已知带轮Ⅰ，Ⅱ的半径各为r1，r2，鼓轮半径为r，物体A重为P，两轮的重心均位于转轴上。求匀速提升A物时在I轮上所需施加的力偶矩M的大小。
第一章 静力学基本概念与物体的受力分析 下列习题中，未画出重力的各物体的自重不计，所有接触面均为光滑接触。 1.1 试画出下列各物体（不包括销钉与支座）的受力图。 解：如图 (g) (j) P (a) (e) (f) W W F F A B F D F B F A F A T F B A 1.2画出下列各物体系统中各物体（不包括销钉与支座）以及物体系统整体受力图。 解：如图 F B B (b)
(c) C (d) C F D (e) A F D (f) F D (g) (h) EO B O E F O (i)
(j) B Y F B X B F X E (k) 1.3铰链支架由两根杆AB、CD和滑轮、绳索等组成，如题1.3图所示。在定滑轮上吊有重为W的物体H。试分别画出定滑轮、杆CD、杆AB和整个支架的受力图。 解：如图 ' D 1.4题1.4图示齿轮传动系统，O1为主动轮，旋转 方向如图所示。试分别画出两齿轮的受力图。 解： 1 o x F 2o x F 2o y F o y F F F' 1.5结构如题1.5图所示，试画出各个部分的受力图。
解： 第二章 汇交力系 2.1 在刚体的A 点作用有四个平面汇交力。其中F 1＝2kN ，F 2=3kN ，F 3=lkN ， F 4=2.5kN ，方向如题2.1图所示。用解析法求该力系的合成结果。 解 0 00 1 42 3c o s 30c o s 45c o s 60 c o s 45 1.29 Rx F X F F F F KN = =+- -=∑ 00001423sin30cos45sin60cos45 2.54Ry F Y F F F F KN ==-+-=∑ 2.85R F KN == 0(,)tan 63.07Ry R Rx F F X arc F ∠== 2.2 题2.2图所示固定环受三条绳的作用，已知F 1＝1kN ，F 2=2kN ，F 3=l.5kN 。求该力系的合成结果。 解：2.2图示可简化为如右图所示 23cos60 2.75Rx F X F F KN ==+=∑ 013sin600.3Ry F Y F F KN ==-=-∑ 2.77R F KN == 0(,)tan 6.2Ry R Rx F F X arc F ∠==- 2.3 力系如题2.3图所示。已知：F 1＝100N ，F 2=50N ，F 3=50N ，求力系的合力。 解：2.3图示可简化为如右图所示 080 arctan 5360 BAC θ∠=== 32cos 80Rx F X F F KN θ==-=∑ 12sin 140Ry F Y F F KN θ==+=∑ 161.25R F KN == ( ,)tan 60.25Ry R Rx F F X arc F ∠= = 2.4 球重为W ＝100N ，悬挂于绳上，并与光滑墙相接触，如题2.4 图所示。已知30α=，
第8章 弯曲变形 本章要点 【概念】平面弯曲，剪力、弯矩符号规定，纯弯曲，中性轴，曲率，挠度，转角。 剪力、弯矩与荷载集度的关系；弯曲正应力的适用条件；提高梁的弯曲强度的措施；运用叠加法求弯曲变形的前提条件；截面上正应力分布规律、切应力分布规律。 【公式】 1. 弯曲正应力 变形几何关系：y ερ = 物理关系：E y σρ = 静力关系：0N A F dA σ==?，0y A M z dA σ==?，2z z A A EI E M y dA y dA σρ ρ == =?? 中性层曲率： 1 M EI ρ = 弯曲正应力应力：，M y I σ= ，max max z M W σ= 弯曲变形的正应力强度条件：[]max max z M W σσ=≤ 2. 弯曲切应力 矩形截面梁弯曲切应力：b I S F y z z S ??=* )(τ，A F bh F S S 2323max ==τ 工字形梁弯曲切应力：d I S F y z z S ??=* )(τ，A F dh F S S ==max τ 圆形截面梁弯曲切应力：b I S F y z z S ??=* )(τ，A F S 34max =τ 弯曲切应力强度条件：[]ττ≤max
3. 梁的弯曲变形 梁的挠曲线近似微分方程：() ''EIw M x =- 梁的转角方程：1()dw M x dx C dx EI θ= =-+? 梁的挠度方程：12()Z M x w dx dx C x C EI ??=-++ ??? ?? 练习题 一. 单选题 1、 建立平面弯曲正应力公式z I My /=σ,需要考虑的关系有（ ）。查看答案 A 、平衡关系,物理关系，变形几何关系 B 、变形几何关系，物理关系，静力关系； C 、变形几何关系，平衡关系，静力关系 D 、平衡关系, 物理关系，静力关系； 2、 利用积分法求梁的变形，不需要用到下面那类条件（ ）来确定积分常 数。查看答案 A 、平衡条件 B 、边界条件 C 、连续性条件 D 、光滑性条件 3、 在图1悬臂梁的AC 段上，各个截面上的（ ）。 A ．剪力相同，弯矩不同 B ．剪力不同，弯矩相同 C ．剪力和弯矩均相同 D ．剪力和弯矩均不同 图1 图2 4、 图2悬臂梁受力，其中（ ）。
工程力学（二）习题及参考答案1 单项选择题 1.静定结构产生内力的原因有： A、荷载作用 B、支座位移 C、温度变化 D、制造误差 答案：A 2.机动法作静定梁影响线应用的原理为： A、变形体虚功原理 B、互等定理 C、刚体虚功原理 D、叠加原理 答案：C 3.影响线的横坐标是： A、固定荷载的位置 B、移动荷载的位置 C、截面的位置 D、单位移动荷载的位置 答案：D 4.确定下面图式结构的超静定次数： A、2 B、3 C、4 D、5 答案：C
A、2 B、3 C、4 D、5 答案：B 6.确定下面图式结构的超静定次数： A、20 B、21 C、22 D、23 答案：B 7.确定下面图式结构的超静定次数： A、2 B、3 C、6 D、5 答案：C
A、2 B、3 C、4 D、5 答案：B 9.确定下面图式结构的超静定次数： A、2 B、3 C、4 D、5 答案：C 10.确定下面图式结构的超静定次数： A、2
B、3 C、4 D、5 答案：C 11.如图所示结构，取一半结构进行计算时取： 答案：D 12.如图示a，b的两个钢架有如下关系： A、内力相同，变形相同 B、内力相同，变形不同 C、内力不同，变形相同 D、内力不同，变形不同 答案：B 13.有关力法求解超静定结构的问题，下列说法正确的是： A、力法基本体系可以是瞬变体系 B、静定结构可以用力法进行求解 C、超静定结构可以作为力法的基本体系 D、结构的超静定结构次数不一定等于多余联系个数
答案：C 14.超静定结构在载荷作用下的内力和位移计算中，各杆的刚度应为： A、均用相对值 B、均必须用绝对值 C、内力计算用绝对值，内力计算用绝对值，位移计算用相对值 D、内力计算可用相对值，位移计算须用绝对值 答案：D 15.考虑阻尼比不考虑阻尼时结构的自振频率： A、大 B、小 C、相同 D、不一定，取决于阻尼性质 答案：B 16.单自由度体系自由振动的振幅取决于： A、初位移 B、初速度 C、初位移，初速度与质量 D、初位移，初速度与结构自振频率 答案：D 17.图示体系的自振频率为ω＝√3EI／（ml＾3），其稳态最大动力弯矩幅值为： A、3pl B、4.5pl C、8.54pl
工程力学-课后习题答案
4-1 试求题4-1图所示各梁支座的约束力。设力 的单位为kN ，力偶矩的单位为kN m ，长度 单位为m ，分布载荷集度为kN/m 。(提示： 计算非均布载荷的投影和与力矩和时需应用积分)。 A B C D 0.8 0.8 0.4 0 00.7 2 ( A B C 1 2 q ( M= 30o A B C D 0.8 0.8 0.8 2 0.8 M = q =(
解： (b)：(1) 整体受力分析，画出受力图(平面任意 力系)； (2) 选坐标系Axy ，列出平衡方程； 0: 0.40 0.4 kN x Ax Ax F F F =-+==∑ ()0: 20.80.5 1.60.40.720 0.26 kN A B B M F F F =-?+?+?+?==∑ 0: 20.50 1.24 kN y Ay B Ay F F F F =-++==∑ 约束力的方向如图所示。 (c)：(1) 研究AB 杆，受力分析，画出受力图(平 面任意力系)； A B C 1 2 q M= 30o F F A F A y x d 2?x A B C D 0.8 0.8 0.4 00 0.7 2 F F A F A y
(2) 选坐标系Axy ，列出平衡方程； 2 0()0: 3320 0.33 kN B Ay Ay M F F dx x F =-?-+??==∑? 2 0: 2cos300 4.24 kN o y Ay B B F F dx F F =-?+==∑? 0: sin 300 2.12 kN o x Ax B Ax F F F F =-==∑ 约束力的方向如图所示。 (e)：(1) 研究C ABD 杆，受力分析，画出受力图 (平面任意力系)； (2) 选坐标系Axy ，列出平衡方程； 0: 0x Ax F F ==∑ 0.8 ()0: 208 1.620 2.40 21 kN A B B M F dx x F F =??++?-?==∑? 0.8 0: 20200 15 kN y Ay B Ay F dx F F F =-?++-==∑? 约束力的方向如图所示。 A B C D 0.8 0.8 0.8 20.8 M = q =F F A F A y x 20 x d
《土木工程力学（本）》作业1参考答案 说明：本次作业对应于平面体系的几何组成分析和静定结构的受力分析，应按相应教学进度完成。 一、选择题（每小题2分，共20分） 1．三刚片组成几何不变体系的规则是（B） A 三链杆相联，不平行也不相交于一点 B 三铰两两相联，三铰不在一直线上 C 三铰三链杆相联，杆不通过铰 D 一铰一链杆相联，杆不过铰 2．在无多余约束的几何不变体系上增加二元体后构成（C ） A 可变体系 B 瞬变体系 C 无多余约束的几何不变体系 D 有多余约束的几何不变体系 3．瞬变体系在一般荷载作用下，（ D ） A产生很小的内力B不产生内力 C产生很大的内力D不存在静力解答 4．已知某体系的计算自由度W=-3，则体系的（B ） A自由度为3 B自由度等于0 C 多余约束数等于3 D 多余约束数大于等于3 5．不能作为建筑结构使用的是（D ） A无多余约束的几何不变体系B有多余约束的几何不变体系 C 几何不变体系D几何可变体系 6．图示桁架有几根零杆（D ）
9 A 折线 B 圆弧 C 双曲线 D 抛物线 二、判断题（每小题2分，共20分） 1．多余约束是体系中不需要的约束。（x） 2．如果体系的计算自由度大于零，那么体系一定是几何可变体系。（x ） 3．两根链杆的约束作用相当于一个单铰。（o） 4．一个体系是有n个自由度的几何可变体系，那么加入n个约束后就成为无多余约束的几何不变体系。（x ） 题2-7图
题2-10图 A =20 KN B -4×10×2-20×3=0 V B =46.67KN A -4×10×1+20×3=0 V A =-6.67KN ΣY=46.67-6.67-10×4=0 ２． 5kN D
4-1 试求题4-1图所示各梁支座的约束力。设力的单位为kN ，力偶矩的单位为kN ?m ，长度 单位为m ，分布载荷集度为kN/m 。(提示：计算非均布载荷的投影和与力矩和时需应用积分)。 解： (b)：(1) 整体受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (2) 选坐标系Axy ，列出平衡方程； 0: 0.40 0.4 kN x Ax Ax F F F =-+==∑ ()0: 20.80.5 1.60.40.720 0.26 kN A B B M F F F =-?+?+?+?==∑ A B C D 0.8 0.8 0.4 0.5 0.4 0.7 2 (b) A B C 1 2 q =2 (c) M=3 30o A B C D 0.8 0.8 0.8 20 0.8 M =8 q =20 (e) A B C D 0.8 0.8 0.4 0.5 0.4 0.7 2 F B F Ax F A y y x
0: 20.50 1.24 kN y Ay B Ay F F F F =-++==∑ 约束力的方向如图所示。 (c)：(1) 研究AB 杆，受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (2) 选坐标系Axy ，列出平衡方程； 2 ()0: 3320 0.33 kN B Ay Ay M F F dx x F =-?-+??==∑? 2 0: 2cos300 4.24 kN o y Ay B B F F dx F F =-?+==∑? 0: sin300 2.12 kN o x Ax B Ax F F F F =-==∑ 约束力的方向如图所示。 (e)：(1) 研究C ABD 杆，受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (2) 选坐标系Axy ，列出平衡方程； 0: 0x Ax F F ==∑ 0.80 ()0: 208 1.620 2.40 21 kN A B B M F dx x F F =??++?-?==∑? 0.8 0: 20200 15 kN y Ay B Ay F dx F F F =-?++-==∑? 约束力的方向如图所示。 4-16 由AC 和CD 构成的复合梁通过铰链C 连接，它的支承和受力如题4-16图所示。已知 均布载荷集度q =10 kN/m ，力偶M =40 kN ?m ，a =2 m ，不计梁重，试求支座A 、B 、D A B C 1 2 q =2 M=3 30o F B F Ax F A y y x dx 2?dx x A B C D 0.8 0.8 0.8 20 0.8 M =8 q =20 F B F Ax F A y y x 20?dx x dx A B C D M q
《工程力学》练习题 一、填空题： 1、平面汇交力系平衡的充分必要条件是_____________________________。 2、圆轴扭转时，横截面上各点只有剪应力，其作用线________________,同一半径的圆周上各点剪应力___________________。 3、梁在集中力作用处，剪力Q_______________,弯矩M________________。 4、强度条件 []σ ≤ + W T M2 2 只适用于___________________________。 5、以截面的左侧的外力计算剪力时，向________的外力取正号；向______的外力取负号。若以右侧的外力计算，则外力正负规定与此__________。 6、平面任意力系平衡方程，? ? ? ? ? = = = B A m m X ∑ ∑ ∑ 的附加条件是__________________ 而? ? ? ? ? = = = C B A m m m ∑ ∑ ∑ 的附加条件是_____________________。 7、梁在集中力偶作用处，剪力Q______________,弯矩M________________。 8、梁某截面的弯矩，若梁在该截面附近弯成________________ ,则弯矩为正；弯成________________则弯矩为负。 9、当梁的材料是钢时，应选用______________ 的截面形状；若是铸铁，则应采用_____________________的截面形状。 10、塑性材料的弯扭组合变形圆轴的强度条件为_____ 11、柔性约束对物体只有沿_________的___________力。 12、铰链约束分为_________和_________。 13、平面汇交力系的特点为__________________________________________。 其平衡的充分必要条件为________________________________________。 14、力偶是指______________________________________________________。 15、作用于刚体上的力，均可_________到刚体上任一点，但必须同时
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
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。 （ ） 2．填空题 5-2-1 挠曲线近似微分方程EI x 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=2 1 P 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 。 5-2-6 用积分法求图示外伸梁的挠曲线方程时，求解积分常量所用到边界条件是 ，连续条件是 。 5-2-7 图示结构为 次超静定梁。 题5-1-9图 题5-1-10图 P a 题5-2-2图
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 部分仍与刚性平面贴合 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。 ( ) 题5-1-3图 B 题5-1-4图 C 2 2 题5-1-8图 题5-1-7图
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。 （ ） 2．填空题 5-2-1 挠曲线近似微分方程EI x 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=2 1 P 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 。 5-2-6 用积分法求图示外伸梁的挠曲线方程时，求解积分常量所用到边界条件是 ，连续条件是 。 5-2-7 图示结构为 次超静定梁。 题5-1-9图 题5-1-10图 题5-2-2图 题5-2-7图 C 题5-2-6图 2 x 题5-2-5图 C
《工程力学》作业２参考答案 说明：本次作业对应于文字教材第4章,应按相应教学进度完成。 一、单项选择题(每小题2分,共３0分） 在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号填在题干后面的括号内。不选、错选或多选者,该题无分。 1.力法计算的基本未知量为（Ｄ） A杆端弯矩 B结点角位移 Ｃ结点线位移 D多余未知力 2．超静定结构在荷载作用下产生的内力与刚度（Ｂ) A无关 B相对值有关 C绝对值有关 3 移 5．在力法方程的系数和自由项中( B )
B相对值有关 Ｃ绝对值有关 D相对值绝对值都有关 ８.力法典型方程中的自由项 iP ?是基本体系在荷载作用下产生的( C ) C结点数D杆件数 １1.力法的基本体系是（ D ) Ａ一组单跨度超静定梁B瞬变体系 C可变体系D几何不变体系 12.撤去一单铰相当于去掉了多少个约束( C ） A1个B３个C2个D４个 ４次 ) j X方向的位移1.超静定次数一般不等于多余约束的个数。(╳）
） ） ╳ ) ） ） 8．对称结构在对称荷载作用下内力中 弯矩、轴力是对称的， 剪力是反对称的 。 9.力法的基本体系是无多余约束的几何不变体系 。 10.力法的基本方程使用的是 位移协调条件;该方法只适用于解 超静定 结构。 四、计算题 (共40分） 1.对下面图ａ所示的超静定结构,选图ｂ所示的力法基本体系，要求 (1）列出力法典型方程； （２）画1M ，2M ，P M 图; （3）求出各系数及自由项。（１0分）
2 （3）求出各系数及自由项。(１０分） EI l 3211=δ EI l 322=δ EI l 62112-==δδ EI ql F 2431-=? Ｆ 02=?F 2．用力法计算图示刚架（求出系数及自由项列出方程即可)(10分)
10 组合变形 1、斜弯曲，弯扭，拉（压）弯，偏心拉伸（压缩）等组合变形的概念； 2、危险截面和危险点的确定,中性轴的确定； 如双向偏心拉伸, 中性轴方程为 p p o o 22 y z z y 1z y0 i i ++?= 3、危险点的应力计算，强度计算，变形计算、。 4、截面核心。 10.1、定性分析图10.1 示结构中各构件将发生哪些基本变形? 图10.1 解题范例
[解]（a）AD杆时压缩、弯曲组合变形，BC杆是压缩、弯曲组合变形；AC杆不发生变形。 （b）AB杆是压弯组合变形，BC杆是弯曲变形。 （c）AB是压缩弯曲组合变形，BC是压弯组合变形。 （d）CD是弯曲变形，BD发生压缩变形，AB发生弯伸变形，BC发生拉弯组合变形。 10.2分析图10.2中各杆的受力和变形情况。 图10.2 [解] (a)力可分解成水平和竖直方向的分力,为压弯变形。 (b)所受外力偶矩作用,产生弯曲变形。 (c)该杆受竖向集中荷载,产生弯曲变形.
(d)该杆受水平集中荷载,偏心受压,产生压缩和弯曲变形。 (e)AB段:受弯,弯曲变形，BC段:弯曲。 (f)AB段:受弯,弯曲变形，BC段:压弯组合。 (g)AB段:斜弯曲，BC段:弯纽扭合。 10.3分析图10.3 示构件中(AB、BC和CD) 各段将发生哪些变形? 图10.3 [解] AB段发生弯曲变形，BC段发生弯曲、扭转变形；CD段发生拉伸、双向弯曲变形。 10.4一悬臂滑车架如图10.4 所示，杆AB为18号工字钢（截面面积30.6cm2，Wz=185cm3），其长度为l=2.6m。试求当荷载F=25kN作用在AB的中点处时，杆内的最大正应力。设工字钢的自重可略去不计。 B l/2 F 20kN 300 C D A l 图10.4 [解]取AB为研究对象，对A点取矩可得 NBCY F12.5kN = 则3 2 25 = = NBCX NAB F F
工程力学习题答案 第一章静力学基础知识 思考题：1. X ；2. V ;3. V ;4. V ;5. K 6. K 7. V ;8. V 习题一 1?根据三力汇交定理，画出下面各图中 A 点的约束反力方向。 解：（a ）杆AB 在 A B 、C 三处受力作用。 u 由于力p 和 uu v R B 的作用线交于点Q 如图（a ）所示，根据三力平衡汇交定理, 可以判断支座A 点的约束反力必沿 通过A 0两点的连线。 u P 3 uv B 处受绳索作用的拉力 uu v R B （b ）同上。由于力 交于0点，根据三力平衡汇交定理 , 可判断A 点的约束反力方向如 下图（b ）所示。 的作用线 2.不计杆重，画出下列各图中 AB 杆的受力图。 u P 解：（a ）取杆AB 和E 两处还受光滑接触面约束。约束力 UJV N E uuv uu N A 和 N E ，在A 的方向分别沿其接触表面的公法线， 外，在 并指向杆。其中力 uuv N A 与杆垂直, 通过半圆槽的圆心 Q 力 AB 杆受力图见下图（a ）。 和C 对它作用的约束力 N B o ------- r -------- — y — uu v N C 铰销 此两力的作用线必须通过 （b ）由于不计杆重，曲杆 BC 只在两端受 故曲杆BC 是二力构件或二力体， 和 B 、C 两点的连线，且
B O两点的连线。见图（d）.
第二章力系的简化与平衡 思考题：1. V;2. ＞；3. X；4. K5. V;6. $7. ＞；8. x；9. V. 1.平面力系由三个力和两个力偶组成，它们的大小和作用位置如图示，长度单位 为cm求此力系向O点简化的结果，并确定其合力位置。 uv R R 解：设该力系主矢为R，其在两坐标轴上的投影分别为Rx、y。由合力投影定理有: 。 4.梁AB的支承和荷载如图, 小为多少？ 解：梁受力如图所示： 2. 位置: d M o /R 2500 0.232 火箭沿与水平面成 F, 100 0.6 100 80 2000 0.5 580 m 23.2cm,位于O点的右侧。 25° 角的方向作匀速直线运动，如图所示。火箭的推力 kN与运动方向成 行方向的交角 解：火箭在空中飞行时，若只研究它的运行轨道问题，可将火箭作为质点处理。这时画出其受力和坐标轴 5角。如火箭重P 20°kN,求空气动力F2 和它与飞 x、y如下图所示，可列出平衡方程。 CB AB，梁的自重不计。则其支座B的反力R B 与飞行方向的交角为 由图示关系可得空气动力 90°95°
1.低碳钢材料由于冷作硬化，会使（）提高。 A.弹性极限 2.杆件的应力与杆件的（）有关。 D.外力、截面、杆长、材料 3.截面上的剪应力的方向（）。 C.可以与截面形成任意夹角 4.扭转变形时，圆轴横截面上的剪应力（）分布。 A.均匀 5.如图所示，简支梁A端剪力为（）。 A.16kN 24.图示外伸梁中EI相同，C点的线位移为（）。 6.用同一材料制成的实心圆轴和空心圆轴，若长度和横截面面积均相同，则抗扭刚度较大的是下列哪项?（ B.空心圆轴 7.圆形截面梁剪切弯曲时，横截面上最大切应力发生在（）。 A.中性轴上，方向平行于剪力 8.圆轴扭转时，表面上任一点处于（）应力状态。 B.二向 9.圆轴受外力偶作用如图，圆轴的最大扭矩为（）kN.m。 D.6 10.直径为d=100mm的实心圆轴，受内力扭矩T=10kN.m作用，则横断面上的最大剪应力为（）MPa。 C.50.93 11.设矩形截面对其一对称轴z的惯性矩为Iz，则当长宽分别为原来的2倍时，该矩形截面对z轴的惯性 D.16Iz 12.在下列关于平面图形几何性质的结论中，错误的是（）。 C.图形对对称轴的静矩为零 13.多跨静定梁是由单跨静定梁通过铰链连接而成的（）。 A.静定结构 14.多跨静定梁中必须依靠其他梁段的支撑作用才能维持平衡的梁段称为（）。 B.附属部分 15.建立虚功方程时，位移状态与力状态的关系是（）。 A.彼此独立无关 16.静定刚架在支座移动作用下的位移是由（）产生的。 D.扭转变形 17.静定结构的截面尺寸发生改变，（）会发生改变。 C.位移 18.静定结构改变材料的性质，（）会发生改变。 D.支座反力 19.力产生的内力在其他原因所引起的位移上做的功称为（）。 D.内力虚功 20.力产生的内力在自己所引起的位移上做的功称为（）。 B.内力实功 21.图示外伸梁中EI相同，A点的转角为（）。 答案：D 22.图示外伸梁中EI相同，B点的转角为（）。 答案：B 23.图示外伸梁中EI相同，C点的位移为（）。 答案：A
1、二力平衡的条件是什么？ 2、杆件受力变形的四种基本形式有哪些？ 3、悬臂式吊车结构中AB为吊车大梁，BC为钢索，A、处为固定铰链支座，B处为铰链约束。已知起重电动电动机E与重物的总重力为F P(因为两滑轮之间的距离很小，F P可视为集中力作用在大梁上)，梁的重力为F Q。已知角度θ=30o。 求：1. 电动机处于任意位置时，钢索BC所受的力和支座A处的约束力 2. 分析电动机处于什么位置时，钢索受力的最大，并确定其数值。
1．试回答平面力系平衡的充要条件并写出平面力系的平衡方程。 2.强度设计准则是什么？ 2．已知：P＝7.5kW, n=100r/min,最大剪应力不得超过40MPa,空心圆轴的内外直径之比 = 0.5。二轴长度相同。求: 实心轴的直径d1和空心轴的外直径D2；确定二轴的重量之比。
作业一答案要求作业不能复印、打印答案，否则0分 1、二力平衡的条件是什么？ 答： 作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反，并且在同一条直线上，这两个力就彼此平衡。 2、杆件受力变形的四种基本形式有哪些？ 答 1．轴向拉伸和压缩2．剪切3．扭转4．弯曲 3、悬臂式吊车结构中AB为吊车大梁，BC为钢索，A、处为固定铰链支座，B处为铰链约束。已知起重电动电动机E与重物的总重力为F P(因为两滑轮之间的距离很小，F P可视为集中力作用在大梁上)，梁的重力为F Q。已知角度θ=30o。 求：1. 电动机处于任意位置时，钢索BC所受的力和支座A处的约束力 2. 分析电动机处于什么位置时，钢索受力的最大，并确定其数值。
作业二答案 1．试回答平面力系平衡的充要条件并写出平面力系的平衡方程。 答 平面力系平衡的充要条件是：力系中各力在两个任选的坐标轴上的投影的代数和分别等于零，以及各力对于任一点之矩的代数和也等于零。 平面汇交力系平衡式：∑Fx =0 ∑Fy =0 平面平行力系平衡式：∑M O(F)=0 ∑F =0 平面力偶系的平衡式：∑M O(F)=0 2.强度设计准则是什么？ 答 在材料中取一个正六面单元体，在这个单元体上两个相互垂直的平面上，剪应力必然成对存在，且数值相等，其方向共同指向或共同背离这两个平面的交线（棱线）。 3．已知：P＝7.5kW, n=100r/min,最大剪应力不得超过40MPa,空心圆轴的内外直径之比 = 0.5。二轴长度相同。求: 实心轴的直径d1和空心轴的外直径D2；确定二轴的重量之比。
第五章梁的变形 欧阳光明（2021.03.07） 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 B部分仍与刚性 平面贴剪力和） 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。 题5-1-3图题5-1-4图
（ ） 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- 下别按放截面同。 （ ） 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 。 （ ） 5-2-1 挠曲线近似微分方 程y "。 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 =2 1 P 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。 5-2-6 用积分法求图示外伸梁的挠曲线方程时，求解积分常量所用到边界条件是，连续条件是。 5-2-7 图示结构为次超静定梁。 题5-1-8图 题5-1-7图 题5-1-9图 题5-2-2图
工程力学试题作业及答案
《工程力学》第3次作业解答（空间力系） 2008－2009学年第2学期 一、填空题 1．求力在空间直角坐标轴上投影的两种常用方法是直接投影法和二次投影法。 2．已知力F 的大小及F 与空间直角坐标系三轴x、y、z的夹角α、β、γ，求投影x F、y F、 F的方 z 法称为直接投影法。 3．将空间一力先在某平面上分解成互相垂直二力，然后将其中之一再分解成另一平面上的互垂二力而求得该力互垂三投影的方法称为二次投影法。 4．若一个不为零的力F 在x、y轴上的投影x F、 F分别等于零，则此力的大小等于 y 该力在z轴上投影的绝对值，其方向一定与x、y轴组成的坐标平面相垂直。 5．参照平面力系分类定义，可将各力作用线汇交于一点的空间力系称为空间汇交力系；将各力作用线相互平行的空间力系称为空间平行力系；将作用线在空间任意分布的一群力称为空间任意力系。 6．重心是物体重力的作用点点，它与物体的大小、形状和质量分布有关；形心是由物体的形状和大小所确定的几何中心，它与物体的质量分布无关；质心是质点系的质量中心；对于均质物体，重心与形心重合，在重力场中，任何物体的
重心与质心重合。 二、问答题 1．什么是物体的重心？什么是物体的形心？重心与形心有什么区别？ 解答： 物体的重心是指物体重力的作用点，即物体的大小、形状和物体构成一旦确定，则无论物体在空间的位置、摆放方位如何，物体的重力作用线始终通过一个确定不变的点，这个点就是物体的重心，显然重心除与物体的大小、形状有关，还与物体的物体分布情况有关，同样大小、形状的两个物体，如果一个是质量均匀分布的，一个质量是不均匀分布的，则这两个物体的重心位置可能会不同。 形心是由物体的大小和形状所确定的几何中心，它只与物体的大小和几何形状有关，与物体的质量分布无关。 重心只有在重力场中有意义，而形心在重力场和失重状态下都有意义。在重力场中，质量均匀的物体，重心与形心重合；质量不均匀的物体，重心与形心不一定重合。 2．将物体沿着过重心的平面切开，两边是否等重？ 解答：将物体沿着过重心的平面切开，两边不一定等重。 以质量均匀的正圆锥形物体为例(图a)： （1）如果将圆锥体沿对称面切开（图b），则两部分的体积相等，因此两部分重量相等；