材料力学课后习题答案

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8-1 试求图示各杆的轴力,并指出轴力的最大值。

`

解:(a)

(1) 用截面法求内力,取1-1、2-2截面;

(2) 取1-1截面的左段; 110 0 x

N N F

F F F F =-==∑

(3) 取2-2截面的右段;

>

220 0 0x

N N F

F F =-==∑

(4) 轴力最大值:

max N F F =

(b)

(1) 求固定端的约束反力;

0 20 x

R R F

F F F F F =-+-==∑

(2) 取1-1截面的左段; 》

(a)

(c) ¥ (d)

N 1

F R

F N 1

110 0 x

N N F

F F F F =-==∑

(3) 取2-2截面的右段;

220 0 x

N R N R F

F F F F F =--==-=-∑

(4) 轴力最大值:

max N F F =

(c) '

(1) 用截面法求内力,取1-1、2-2、3-3截面;

(2) 取1-1截面的左段;

110 20 2 x

N N F

F F kN =+==-∑

(3) 取2-2截面的左段;

220 230 1 x

N N F

F F kN =-+==∑

(4) 取3-3截面的右段;

330 30 3 x

N N F

F F kN =-==∑

(5) 轴力最大值:

max 3 N F kN =

,

F N 2

1

1

#

N 2

F N 3

(1) 用截面法求内力,取1-1、2-2截面;

(2) 取1-1截面的右段;

|

110 210 1 x

N N F

F F kN =--==∑

(2) 取2-2截面的右段;

*

220 10 1 x

N N F

F F kN =

--==-∑

(5) 轴力最大值:

max 1 N F kN =

8-2 试画出8-1所示各杆的轴力图。 解:(a) 、

(b)

(c)

F N 1

F N 2

F

N

F N

F

F N

:

(d)

<

8-5 图示阶梯形圆截面杆,承受轴向载荷F 1=50 kN 与F 2作用,AB 与BC 段的直径分别为d 1=20

mm 和d 2=30 mm ,如欲使AB 与BC 段横截面上的正应力相同,试求载荷F 2之值。

解:(1) 用截面法求出1-1、2-2截面的轴力;

11212 N N F F F F F ==+

|

(2) 求1-1、2-2截面的正应力,利用正应力相同;

3

11215010159.210.024N F MPa A σπ⨯===⨯⨯

322

2122

5010159.210.034

N F F MPa A σσπ⨯+====⨯⨯

262.5F kN ∴=

8-6 题8-5图所示圆截面杆,已知载荷F 1=200 kN ,F 2=100 kN ,AB 段的直径d 1=40 mm ,如欲

使AB 与BC 段横截面上的正应力相同,试求BC 段的直径。 解:(1) 用截面法求出1-1、2-2截面的轴力;

11212 N N F F F F F ==+

(2) 求1-1、2-2截面的正应力,利用正应力相同;

3

1121

20010159.210.044

N F MPa A σπ⨯===⨯⨯

F N

1kN

3

221222(200100)10159.214

N F MPa A d σσπ+⨯====⨯⨯

~

249.0 d mm ∴=

8-7 图示木杆,承受轴向载荷F =10 kN 作用,杆的横截面面积A =1000 mm 2,粘接面的方位

角θ= 450,试计算该截面上的正应力与切应力,并画出应力的方向。

]

解:(1) 斜截面的应力:

22cos cos 5 sin cos sin 2 5 2F

MPa A

F

MPa

A

θθσσθθτσθθθ==

====

(2) 画出斜截面上的应力

8-14 图示桁架,杆1与杆2的横截面均为圆形,直径分别为d 1=30 mm 与d 2=20 mm ,两杆

材料相同,许用应力[σ]=160 MPa 。该桁架在节点A 处承受铅直方向的载荷F =80 kN 作用,试校核桁架的强度。

`

解:(1) 对节点A 受力分析,求出AB 和AC 两杆所受的力; 【

粘接面

σθ

F AB

(2) 列平衡方程

000

0 sin 30sin 4500 cos30cos 450

x AB AC y

AB AC F F F F

F F F =-+==+-=∑∑

解得:

41.4 58.6AC AB F kN F kN =

=== ^

(2) 分别对两杆进行强度计算;

[]

[]

1

2

82.9131.8AB

AB AC

AC F MPa A F MPa A σσσσ===

=

所以桁架的强度足够。

8-15 图示桁架,杆1为圆截面钢杆,杆2为方截面木杆,在节点A 处承受铅直方向的载荷

F 作用,试确定钢杆的直径d 与木杆截面的边宽b 。已知载荷F =50 kN ,钢的许用应力[σS ] =160 MPa ,木的许用应力[σW ] =10 MPa 。

?

解:(1) 对节点A 受力分析,求出AB 和AC 两杆所受的力; !

F

F F

F AB

F AC