(完整版)工程力学习题答案范钦珊蔡新着工程静力学与材料力学第二版
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eBook工程力学(静力学与材料力学)习题详细解答(教师用书)(第1章)范钦珊 唐静静2006-12-18(a) (b) 习题1-1图第1章 静力学基础1一1 图a 和b 所示分别为正交坐标系11y Ox 与斜交坐标系22y Ox 。
试将同一个力F 分别在两中坐标系中分解和投影,比较两种情形下所得的分力与投影。
解:图(a ):11 sin cos j i F ααF F +=分力:11 cos i F αF x = , 11 sin j F αF y = 投影:αcos 1F F x = , αsin 1F F y =讨论:ϕ= 90°时,投影与分力的模相等;分力是矢量,投影是代数量。
图(b ): 分力:22)tan sin cos (i F ϕααF F x −= , 22sin sin j F ϕαF y =投影:αcos 2F F x = , )cos(2αϕ−=F F y讨论:ϕ≠90°时,投影与分量的模不等。
1一2 试画出图a 和b 两种情形下各构件的受力图,并加以比较。
比较:解a 图与解b 图,两种情形下受力不同,二者的F R D 值大小也不同。
DR习题1-2b 解图DR习题1-2a 解2图C习题1-2a 解1图(a) (b)习题1-2图1一3 试画出图示各构件的受力图。
习题1-3图B F 习题1-3a 解2图 B习题1-3a 解1图习题1-3b 解1图F Ay Ax 习题1-3c 解图 A习题1-3b 解2图习题1-3d 解1图习题1-3e 解1图习题1-3e 解2图1-4 图a 所示为三角架结构。
荷载F 1作用在B 铰上。
AB 杆不计自重,BD 杆自重为W ,作用在杆的中点。
试画出图b 、c 、d 所示的隔离体的受力图,并加以讨论。
习题1-4图1习题1-3f 解1图F习题1-3e 解3图'A习题1-3f 解2图1O 习题1-3f 解3图F F'F 1习题1-4d 解2图F y B 21习题1-4c 解1图 AA B 1B FDx y2B 习题1-4b 解2图 1习题1-4b 解3图 F y B 2习题1-4c 解2图 F A B1B FAxF'习题1-5b 解3图E D(a-3)E B F习题1-5b 解2图习题1-5b 解1图'AxFF B习题1-5c 解图1一5 试画出图示结构中各杆的受力图。
(a) (b)习题1-1图 【最新整理,下载后即可编辑】1-1 图a 、b 所示,Ox 1y 1与Ox 2y 2分别为正交与斜交坐标系。
试将同一方F 分别对两坐标系进行分解和投影,并比较分力与力的投影。
解:(a ),图(c ):11 sin cos j i F ααF F +=分力:11 cos i F αF x = , 11 sin j F αF y = 投影:αcos 1F F x = , αsin 1F F y =讨论:ϕ= 90°时,投影与分力的模相等;分力是矢量,投影是代数量。
(b ),图(d ):1y F x xF 1y Fα1xF y F(c )2F2y F2y2x 2x F2y FF(d )(a) (b)习题1-2图F DR AC BD AxF AyF(a-1)Ay F FB C A AxF 'F C(a-2) C DF DR(a-3)AxFF A C BD AyF (b-1) 分力:22)tan sin cos (i F ϕααF F x -= ,22sin sin j FϕαF y =投影:αcos 2F F x = , )cos(2αϕ-=F F y 讨论:ϕ≠90°时,投影与分量的模不等。
1-2 试画出图a 、b 两情形下各物体的受力图,并进行比较。
比较:图(a-1)与图(b-1)不同,因两者之F R D 值大小也不同。
1-3 试画出图示各物体的受力图。
习题1-3图F AxFAyF D C BABF或(a-2)FB AF DCA(a-1)BF AxF AAyF C(b-1)WF BD CF FCBBF AACBF(f-1)(e-3)'A(f-2)1O(f-3)c FF AF DF BF AF A习题1-4图1-4 图a所示为三角架结构。
力F1作用在B铰上。
杆AB 不计自重,杆BD杆自重为W。
试画出图b、c、d所示的隔离体的受力图,并加以讨论。
1—1图a、b所示,Ox i y i与O村分别为正交与斜交坐标系。
试将同一方F分别对两坐标系进行分解和投影,并比较分力与力的投影。
解:(a),图(c): F =F ® oth +Fris ot j1分力:F xi =Fcos、fi i , F yi =Fsin j i投影:F xi =Fcos 用,F yi =Fsin〉讨论:「= 90 °时,投影与分力的模相等;分力是矢量,投影是代数量。
(b),图(d):分力F x2 =(F cos〉-F sin :• tan )i2 ,F y2 = - j2sin屮投影:F x2二Feos〉,F y2 =F cosG =■)讨论:「工90°时,投影与分量的模不等。
I—2试画出图a、b两情形下各物体的受力图,并进行比较(a) (b) (a-i)习题i —2图(a-2)(a-3)(b-i)(b)a-1 )与图(b-1 )不同,因两者之F R D值大小也不同试画出图示各物体的受力图。
AA Wi 丄A A 加习题1-3图F比较:图1-31-4图a所示为三角架结构。
力F i作用在B铰上。
杆AB不计自重,杆BD杆自重为W。
试画出图b、c、d所示的隔离体的受力图,并加以讨论。
(b)A B A B/p/ /D(c)(d)(d-1)B F B1------ A习题1-4图(b-1)i(b-3)F AFB1F'FF' B2yBBF' B2y(d-2)F1 1-5(s)W习题1-5图(C)1— 6图示刚性构件F 沿其作用线移至点 D 或点 E (如图示),是否会改变销钉 解:由受力图1— 6a , 1- 6b 和1— 6c 分析可知,F 从C移至E , A 端受力不变,这是因为力 F 在自身 刚体ABC 上滑移;而F 从C 移至D ,则A 端受力改变,因为 HGC F CX! F Cy(b-3)在构件的点C 作用有一水平力F 。
eBook工程力学(静力学与材料力学)习题详细解答(教师用书)(第7章)范钦珊唐静静2006-12-18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。
习题7-1图(A) M=Eπd 64ρ64ρ (B) M=Eπd4Eπd3(C) M=32ρ32ρ (D) M=Eπd34 正确答案是。
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、 2B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=−⎜1×10N×1m+600N/m×1m×2. 确定梁的1-1截面上A、B两点的正应力:A点:⎛⎝31m⎞=−1300N⋅m 2⎟⎠⎛150×10−3m⎞−20×10−3m⎟1300N⋅m×⎜2My⎝⎠×106Pa=2.54MPa(拉应力)σA=z=3Iz100×10-3m×150×10-3m()12B点:⎛0.150m⎞1300N⋅m×⎜−0.04m⎟My⎝2⎠=1.62×106Pa=1.62MPa(压应力)σB=z=3Iz0.1m×0.15m127-5 简支梁如图所示。
比较:图(a-1)与图(b-1)不同,因两者之1 - 3试画出图示各物体的受力图。
1 - 1图a 、b 所示,Ox 1y 1与Ox 2y 2分别为正交与斜交坐标系。
试将同一方 F 分别对两坐标系进行分解和投影,并比较分力与力的投影。
解:(a),图(c ):分力: 投影:=90 ° 时, (d ): F cos i 1 FX 1F y1 F sin F y1 F sinj l讨论:(b ),图F X 1 F cos投影与分力的模相等;分力是矢量, X 2投影是代数量。
F sinsin分力: j2BD(b)D(b-1)(a-3)投影: 工90°时, F X 2 F cos , 投影与分量的模不等。
讨论:1 -2试画出图a 、b 两情形下各物体的受力图,并进行比较。
F y2 F cos(F X 2 (F cos F sin tan )i 2 F y2(a)l F AyF A X1F RD 值大小也不同。
a5A■dFBFF CABB(a-1)(b-1)BC DBCBCWDAy或(b-2)(c-1)(d-1)DCABCDFt D或(d-2)(e-2)(e-1)CO iOyBFA(f-3)(e-3)IV2[fW(f-1)(c)习题1—3图F BF BF AxF AF DB FF cW(f-2)AOAF A力 F i 作用在,并加以讨论。
----------------- :B 铰上。
杆AB 不计自重,杆BD 杆自重为 W 。
试画出图1 —4图a 所示为三角架结构 b 、c 、d 所示的隔离体的受力图 A zz ” X Xzr 'i/A1rC[------------DF AxAB虾F 或(a_2)1 — 6图示刚性构件 ABC 由销钉A 和拉杆GH 支撑,在构件的点C 作用有一水平力F 。
试问如果将力 F 沿其作用线移至点 D 或点E (如图示),是否会改变销钉 A 的受力状况。
解:由受力图1 — 6a ,1 — 6b 和1 — 6c 分析可知,F 从C 移至E ,A 端受力不变,这是因为力 F 在自身 刚体ABC 上滑移;而F 从C 移至D ,则A 端受力改变,因为 HG 与ABC 为不同的刚体。
B F£1 - 5试画出图示结构中各杆的受力图。
习题1-5图EDA(a-1)CEtF(b-3)F AyF AX _FJ、/F E(a-2)(b-2)(a-3)(c)BAT161 -8图示压路碾子可以在推力或拉力作用下滚过 100mm 高的台阶。
假定力F 都是沿着连杆AB 的方向,与水平面成30°的夹角,碾子重为 250N 。
试比较这两种情形下所需力 F 的大小。
1 -9两种正方形结构所受力 F 均已知。
试分别求其中杆 1、2、3所受的力 解:图(a ): 2F 3COS45 F 01 -7试画出图示连续梁中的 AC 和CD 梁的受力图—HB-- +F AyFJ解:图(a ): 4arcsin5F XF sin(60 ) WsinF 1672 N图(b ): 53.13F X 0F cos( 30 ) Wsin F 217N(a)习题1 -8图2 亠 F3 — F (拉)2F 1 = F 3 (拉)F 2 2 F 3 cos45F 2 = F图(b ): F 3 F 30 F 1 = 0F 2 = F习题1 -7图cy(a)F AX AC F C X500(受压) (受拉)1 — 10图示为一绳索拔桩装置。
绳索的 E 、C 两点拴在架子上,点 B 与拴在桩A 上的绳索AB 连接, 在点D加一铅垂向下的力F ,AB 可视为铅垂,DB 可视为水平。
已知 =O.lrad ,力F = 800N 。
试求绳ABA:F A =F B = M/22— 3bF A =F B = M /I 2-3CF A =F BD = M /l2-5中产生的拔桩力 (当 很小时, tan 〜 )。
解:F y 0, F ED sin FF ED FsinF x 0, F ED cosF DBF DB ----------10F2-3由图(a )计算结果。
可推出图(b )中 F AB = 10F DB = 100F = 80 kN* F DBF DB -a -n/(b)tanF EDBF ABF CBW = 2kN, T = W工Fx :=0,F A = F B工M i=0,W X300 --F A X800 = 0 , F A =3/8W=0.75 kN,F B = 0.75 kN. 2-6F3 ? d - M = 0 ,F 3 = M/d, F = F3 (压)工 F x ― 0, F2 ― 0,工 Fy = 0 ,F = F1= M/d (拉)2-7解:W/2=4.6 kNA F = 6.4-4.6 = 1.8 kN工 M i = 0, -M + A F?I = 0M= A F?I = 1.8 X 2.5 = 4.5 kN • m2-8M -2M2 dd 2对于图(b )中的结构,AB 为二力杆,CD 受力如习题3- 6b 解1图所示,根据力偶系 平衡的要求,由F RC FD M / dF RA F D ' M /d解:对于图(a )中的结构,CD 为二力杆,ADB 受力如图所示,根据力偶系平衡的要求, 由F RC解:BC 为二力构件,其受力图如图所示。
考虑 AB 平衡,A 、 偶平衡。
2-10M 2= M 12-9 1200 i I 缈BB 二处的形成力偶与外加力M BD800 1.2 、2 1.8/ 2269.4NF D FAM 1 dM 2 d2-11F By = F Ay = 0F Bx =M/dF RB = M /d (J)由对称性知F RA = M/ d (T )3-12M A =0, - M-F P X4+F RBX 3.5=0,-60-20M+F RB X 3.5=0,F RB =40kN (f) 牙y =0, F Ay +F RB -F P =0, F Ay =-20kN (J) 对于图b 中的梁,F艺F x =O , F =OM F p dM 0-Jqdg F p d F BR.2d F p1.3d 012qd F p 2F BR3F p10F BR21Fy O,F RA 15KN3-2解艺F x= 0, F Ax = 02F v = 0, F Ay = 0(f)2M A = 0, M A + M - Fd = 0 , M A = Fd - M3-3解:2M A (F) = 0 , -W X1.4 - F S X1+ F NB X 2.8 = 0 , F NB =13.6 kN2F y = 0, F NA = 6.4 kN3-4工 M B =0 , - F RA ?4h+T c Cosa?2h+Tc'sin a ?4h=0,F R A =(1/2+tan a )W (f)工 F y =0,F By=(1/2-ta n a)W (f)3-92F y = 0, F By =W +W i = 13.5 kN习M B = 0, 5F A - 1W -3W i = 0 , F A = 6.7 kN k)工 F x = 0, F Bx = 6.7 kN3-7图(a ),S F y = 0, 以整体为平衡对象:图(b ),S F x =0,T C =W / cos a (1)F BX =T C 'sin a =Wtan a解:以重物为平衡对象:解:以整体为平衡对象,有 工 M A = 0F RB 沦 X2.4COS 75° - 600 X1.8cos 75° -W(1.2 + 3.6) cos 75° = 0, F RB = 375 N工 F y = 0, F RA = 525 N 以BC 为平衡对象,有-T EF X1.8sin 75° -150X 1.2 cos75° + F RB X2.4 cos75° = 0T EF = 107 N3-11:以托架CFB 为平衡对象,有 工 F y = 0 , F By = F W2 ( 1 ) 以杠杆AOB 为平衡对象,有 工 M O = 0, F w ?|-F By ?a=0F w 〃F w2=a/l4-2图示直杆ACB 在两端A 、B 处固定。
关于其两端的约束力有四种答案。
试分析哪一种答案最合 理。
正确答案是_D_。
T EF Y5-1F/kN)丹(kN)■2C BA1AJ 「站ICI i°j习题4-2图1020£><kw>(d>解:(a)A截面:F Q =b/(a +b)F p, M=0C截面:F Q = b/(a +b) F P, M=ab/(a +b) F PD截面:F Q =- a/(a +b) F P, M=ab/(a +b) F PB截面:F Q =- a/(a +b) F P, M=0(b)WkN)5-4AJ.let If)A截面:F Q = M0/( a+b), M=0C截面:F Q=M0/(a+b),M=a/(a+b)M0D截面:F Q =- M o/( a+b), M=b/(a +b) M oB截面:F Q =- M o/( a+b), M=0(c)A截面:F Q =5/3 qa, M=0C截面:F Q =5/3 qa, M=7/6qa2B截面:F Q =-1/3 qa, M=0(d)A截面:F Q=1/2 ql , M=-3/8 qa2C截面:F Q=1/2 ql , M=-1/8 qa2□截面:F Q=1/2 ql , M=-1/8 qa2B截面:F Q =0, M=0(e)A截面:F Q =-2 F P, M=FPC截面:F Q =-2 F P, M=0B截面:F Q =FP,M=0(f)A截面:F Q =0, M= F P l/2C截面:F Q =0, M= F P 1/2□截面:F Q =- F P, M= F P l/2B截面:F Q =- FP,M=05-5(a)F Q ( x )=-M/2 l, M( x) =-M/2 l x ( 0 < x< l)F Q ( x ) =-M/2 l,M( x) =-Mx/2 l + M ( l< x < 2 l)F Q ( x )=-M/2 l,M( x)= -Mx/2 l + 3M(2 l < x < 3 l) F Q ( x )=-M2 l,M( x)= -Mx/2 l + 2M(3 l < x < 4 l)( b)F Q ( x ) = -(1/4)ql-qx , M( x) = ql2-(1/4)ql x -1/2)qx2( 0 < x < l)F Q ( x ) = -(1/4)ql, M( x) =(1/4)ql(2l- x) ( l < x < 2 l)(c)F Q ( x ) = ql-qx , M( x) = ql x + ql 2-(1/2)qx 2 F Q ( x ) = 0 , M( x) = ql 2 ( 2 l < x < 3 l)(d)F Q ( x) = (5/4) ql-qx, M( x) = (5/4) qlx-(1/2)qx 2 (0<x <2l)F Q ( x) =-ql + q(3 l-x) , M( x) = ql(3l-x) -1/2)q( 3l-x)2 (2 l <x < 3 l)(e)F Q ( x) = qx , M( x) =(1/2)qx 2(0 < x < l)F Q ( x) = ql-q( x-l) , M( x) = ql(x -1/2)-(1/2)q( x-l)2 ( l < x < 2 l)(f)F Q ( x) = -ql/2+ qx , M( x) = -(1/2)qlx +(1/2)qx 2( 0 < x < l)F Q ( x) =-ql/2+ q(2l-x) , M( x) = (ql/2)(2 l-x)-(1/2)q(2l-x)2( l < x < 2l)5-6画出5-5图示各梁的剪力图和弯矩图,并 确定〔F Q l max 、Mmax 。