7-2强度理论
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思考题4-1 何谓内力?何谓截面法?一般情况下,杆件横截面上的内力可用几个分量表示?4-2何谓应力?何谓正应力与切应力?应力的单位是什么?4-3何谓轴力?轴力的正负号是如何规定的?如何计算轴力?4-4 试判断图示构件中哪些属于轴向拉伸或轴向压缩?图4-424-5 简述低碳钢拉伸经历的四个阶段及其特点,指出P σ、S σ、b σ的位置。
4-6材料的强度指标是什么?材料的塑性指标是什么?4-7 在低碳钢试样的σ-ε曲线上,试样被拉断时应力为什么反而比强度极限低?4-8 两根不同材料制成的等截面直杆,承受相同的轴向拉力,它们的横截面面积和长度相等。
试说明:(1)横截面上的应力是否相等?(2)强度是否相同?(3)绝对变形是否相同?为什么?4-9图示结构中杆1为铸铁,杆2为低碳钢。
试问图(a )与图(b )两种结构设计哪一种较为合理?为什么?图4-434-10 直径相同的铸铁圆截面杆,可设计成图(a )和图(b )所示的两种形式。
试问哪种结构所承受的荷载F 大?为什么?(a) (b )图4-444-11何谓许用应力?安全系数的确定原则是什么?何谓强度条件?利用强度条件可以解决哪些形式的强度问题?4-12一根钢筋试样,其弹性模量E = 210GPa,比例极限σp=210MPa;在轴向拉力F作用下,纵向线应变为ε=0.001 。
试求钢筋横截面上的正应力。
如果加大拉力F,试样的纵向线应变增加到ε=0.01,问此时钢筋横截面上的正应力能否由胡克定律确定,为什么?思考题5-1试指出图示各杆哪些发生扭转变形?图5-195-2轴的转速、所传递的功率与外力偶矩之间有何关系?5-3在变速器中,转速快的轴较细,而转速慢的轴较粗,这是为什么?5-4何谓扭矩?扭矩的正负号是如何规定的?如何计算扭矩?5-5圆轴扭转切应力公式是如何建立的?该公式的应用条件是什么?5-6 判断图中所示切应力分布图,哪些是错误的?图5-205-7从强度和刚度方面考虑,为什么空心圆截面轴比实心圆截面轴合理?5-8长为l、直径为d的两根由不同材料制成的圆轴,在其两端作用相同的扭转力偶矩M,试问:e(1)最大切应力τ是否相同?为什么?max(2)相对扭转角ϕ是否相同?为什么?5-9若圆轴的长度增加一倍,则扭转角将增加多少倍?若只将其直径增加一倍,则扭转角将减少到原来的几分之一?5-10若单元体的对应面上同时存在切应力和正应力,切应力互等定理是否依然成立?思考题6-1 剪力和弯矩的正负号按什么原则确定的?它与坐标的选取是否有关?6-2怎样用简单方法确定任一横截面上的剪力和弯矩?6-3在集中力和集中力偶作用处,剪力图与弯矩图有何特点?6-4 写梁的S F 、M 方程时,在何处需要分段?6-5 如何理解在集中力作用处,剪力图有突变;在集中力偶作用处,弯矩图有突变?6-6 如何建立剪力、弯矩与载荷集度间的微分关系?它们的意义是什么?在建立上述关系时,载荷集度的正负号与坐标x 的指向选取有何规定?6-7 在无载荷作用与均布载荷作用的梁段,剪力图与弯矩图各有何特点?思考题7-1直梁的弯曲正应力在横截面上是如何分布的?中性轴位于何处?如何计算最大弯曲正应力? 7-2 矩形截面梁的高度增加一倍,梁的承载能力增加几倍?宽度增加一倍,承载能力又增加几倍?7-3 形状、尺寸、支承、载荷相同的两根梁,一根是钢梁,一根是铝梁,问二梁内力相同吗?应力分布相同吗?所产生的变形(位移)相同吗?7-4 T 形截面铸铁梁受力和弯矩图如图所示, (1)试画出C 、B 两截面上的正应力分布图; (2)最大拉应力,max t σ 和最大压应力,max c σ位于何处?图7-307-5 两梁的横截面如图所示, z 为中性轴。
第七章 应力状态和强度理论7-1 围绕受力构件内某点处取出的微棱柱体的平面图如图所示,已知该点处于平面应力状态,AC 面上的正应力σ=-14MPa ,切应力为零,试从平衡方程确定σx 和τx 值。
答:σx =37.9MPa ,τx =74.2MPa 解:利用公式求解x x x x x cos 2sin 222sin 2cos 22yyyαασσσσσατασστατα+-=+--=+代入数据得x x x x x 9292140.3430.94229200.940.3432σστστ+--=+⨯-⨯-=⨯+⨯σx =37.9MPa ,τx =74.2MPa7-2 试绘出图示水坝内A 、B 、C 三小块各截面上的应力(只考虑平面内受力情况)。
A: B: C:7-3 已知平面应力状态如图所示,已知σx =100MPa ,σy =40MPa,以及该点处的最大主应力σ1=120MPa ,试用应力圆求该点处的τx 及另外两个主应力σ2,σ3和最大剪应力τmax。
答:MPa,60,0MPa,20max 32===τσσx τ=40 MPa 解:由应力圆分析可得A BC题 7 - 2 图题 7 - 1 图111(100,),(40,),(,0)x x c D D C ττσ'-x 121004070MPa221207050MPa 705020MPayc c c r r σσσσσσσ++====-=-=∴=-=-=是平面应力状态3=0σ∴222x x 13max (100)40MPa120060MPa 22c r σττσστ∴=-+⇒=--===7-4 已知平面应力状态一点处互相垂直平面上作用有拉应力90MPa 和压应力50MPa ,这些面上还有剪应力,如果最大主应力为拉应力100MPa ,试求:(1) 上述面上的切应力; (2) 此平面上另一主应力; (3) 最大切应力平面上的正应力; (4) 最大切应力。