郭鹏飞教授解读材料力学PPT课件

.,1,材料力学复习计算题,.,2,1、图示简单托架。BC杆为圆钢，截面直径d1=20mm,BD杆为8号槽钢。若=160MPa,F=60kN。试校核托架的强度。（例2.6）,解：(1)求轴力,(拉),(压),一、拉压与扭转,.,3,BC杆面积,(2)强度计算,BD杆面积,查型钢表得,托架满足强度条件,.,4,2、汽车离合器踏板如图所示。已知踏板受到压力F1=400N的作用，拉杆1的直径D=10mm，杠杆臂长L=330mm，l=56mm，拉杆许用应力=50MPa，试校核拉杆1的强度。（习题2.8）,.,5,3、图示双杆夹紧机构，需对工件产生一对24kN的加紧力。水平杆AB及二斜杆BC和BD均为圆截面杆，已知：该三杆的材料相同，=100MPa，。试确定此三杆的直径。（习题2.10）,.,6,.,7,4、在图示简易吊车中，BC为钢杆，AB为木杆。木杆AB的横截面面积A1=100cm2，许用应力1=7MPa；钢杆BC的横截面面积A2=6cm2，许用应力2=160MPa。试求许可吊重F。（习题2.12）,解:(1)计算轴力,.,8,（2）确定许可载荷,钢杆：,木杆：,所以，F=40.4kN,.,9,4、发电量为15000kW的水轮机主轴如图所示，D=550mm，d=300mm，正常转速n=250r/min。材料的许用剪应力=50MPa。试校核水轮机主轴的强度。（习题3.6）,解：（1）计算扭矩,（2）强度校核,.,10,6、实心轴和空心轴通过牙嵌式离合器连接在一起。已知轴的转数n=100r/min，传递的功率P=7.5kW，材料的许用应力40MPa。试选择实心轴的直径d1和空心圆轴内外径之比=0.5的空心轴外径D2。（习题3.11）,解：（1）计算扭矩,.,11,（2）确定直径,实心轴,空心轴,.,12,7、图示AB轴的转数n=120r/min，从B轮输入功率P=44.13kW，功率的一半通过锥形齿轮传给垂直轴II，另一半由水平轴I输出。已知D1=600mm，D2=240mm，d1=100mm,d2=80mm,d3=60mm,=20MPa。试对AB轴和I轴进行强度校核。（习题3.4）,.,13,.,14,二、弯曲内力与弯曲应力,1、外伸梁及其所受载荷如图，作梁的剪力图和弯矩图。（例4.4）,.,15,2、外伸梁及其所受载荷如图，作梁的剪力图和弯矩图。（例4.6）,FA=3kN,FB=7kN,3kN,5kN,2kN,2.25kN.m,6kN.m,4kN.m,4kN.m,.,16,3、试作图示梁的剪力图和弯矩图。（4.4（a）,.,17,4、螺栓压板夹紧装置如图所示.已知板长3a150mm，压板材料的弯曲许用应力140MPa。试计算压板传给工件的最大允许压紧力F。（例5.1）,.,18,.,19,5、T形截面铸铁梁的荷载和截面尺寸如图所示。铸铁的抗拉许用应力为t=30MPa,抗压许用应力为c=160MPa.已知截面对形心轴Z的惯性矩为Iz=763cm4,y1=52mm,校核梁的强度。（例5.3）,.,20,解：（1）作弯矩图,（2）强度校核,.,21,6、矩形截面悬臂梁如图所示，已知l=4m，b/h=2/3，q=19kN/m，=10MPa。试确定梁横截面尺寸。（习题5.4）,.,22,7、20a工字钢梁的支撑和受理情况如图所示。已知20a工字钢梁的W=237cm3，若，试求许可载荷F。（习题5.19）,.,23,8、形截面铸铁悬臂梁，尺寸及载荷如图所示。已知F=40kN，材料的拉伸许用应力t=40MPa，压缩许用应力c=120MPa，截面对形心zc的惯性矩Izc=10180cm4，h1=9.64cm。试计算该梁的许可载荷F。（习题5.12）,.,24,解:（1）作弯矩图,（2）确定许可载荷,A截面：,C截面：,.,25,1、已知应力状态如图所示，应力单位为MPa。试求：（1）主应力大小，主平面位置；（2）在单元体上绘出主平面位置及主应力方向；（3）最大切应力。（习题7.3）,(b),(f),三、应力分析与广义胡克定律,.,26,习题7.3（b）（1）主应力、主平面位置,（2）绘主单元体,（3）最大切应力,.,27,习题7.3（f）:（1）主应力、主平面位置,（2）绘主单元体,（3）最大切应力,.,28,习题7.3（d）,.,29,2、求图示应力状态的主应力及最大切应力（应力单位为MPa)。,习题7.18（b）,.,30,习题7.18（c）,.,31,3、在一个体积比较大的钢块上有一个直径为50.1mm的凹座，凹座内放置一个直径为50mm的钢制圆柱，圆柱受到F=300kN的轴向压力。假设钢块不变形，试求圆柱的主应力。取E=200GPa，=0.30。（例7.9）,.,32,柱受到的压应力,径向的应变,主应力,.,33,4、在一体积较大的钢块上开一个贯穿的槽，其宽度和深度都是10mm，在槽内紧密无隙地嵌入一铝质立方块，它的尺寸是101010mm。当铝块受到压力F=6kN的作用时，假设钢块不变形。铝的弹性模量E=70GPa，=0.33。试求铝块的三个主应力。（习题7.25）,.,34,z面为自由边界z=0 x面受刚性约束x=0,.,35,5、从钢构件内某一点的周围取出一部分如图所示。根据理论计算，。材料的E=200GPs，。试求对角线AC的长度改变量。（习题7.26）,.,36,.,37,1、手摇绞车如图所示，轴的直径d=30mm，材料为Q235钢，=80MPa。试按第三强度理论，求绞车的最大起吊重量P。（习题8.12）,四、组合变形,.,38,.,39,2、电动机的功率为P=9kW，转速n=715r/min，皮带轮直径D=250mm，主轴外伸部分长度为l=120mm，主轴直径d=40mm。若=60MPa，试用第三强度理论校核轴的强度。（习题8.13）,.,40,.,41,3、某水轮机主轴如图所示。水轮机输出功率为P=37500kW，转数n=150r/min。已知轴向推力Fz=4800kN，转轮重W1=390kN；主轴的内经d=340mm，外径D=750mm，自重W=285kN。材料的许用应力=80MPa。试用第四强度理论校核主轴的强度。（习题8.15）,.,42,.,43,4、图为某精密磨床砂轮轴的示意图。已知电动机的功率P=2kW，转子转速n=1400r/min，转子重量W1=101N。砂轮直径D=250mm，砂轮重量W1=275N。磨削力，砂轮轴直径d=50mm，材料为轴承钢，=60MPa。试用第三强度理论校核轴的强度。（习题8.16）,.,44,.,45,5、电动机的功率为P=10kW，转速n=715r/min，皮带轮直径D=250mm，主轴外伸部分长度为l=120mm。若=60MPa，试用第四强度理论设计轴的直径。,.,46,.,47,6、圆截面直角折杆ABC，受力如图所示，AB杆长为2m，BC杆长为0.5m，材料许用应力=160MPa。试按第三强度理论确定AB杆的直径。,.,48,.,49,7、圆截面直角折杆ABC，直径d=70mm，受力如图所示。AB杆长为2m，BC杆长为1.5m，材料许用应力=160MPa。试按第四强度理论校核AB杆的强度。,.,50,.,51,（例9.4）,五、压杆稳定,.,52,2、图示蒸汽机的活塞杆AB，所受压力F=120kN，l=180cm，横截面为圆形，直径d=7.5cm。材料为Q255钢，E=210GPa，p=240MPa。规定安全系数nst=8，试校核活塞杆的稳定性。（习题9.3）,）。,.,53,满足稳定要求。,.,54,（习题9.9）,.,55,.,56,（习题9.10）,.,57,.,58,（习题9.14）,.,59,6、某厂自制的简易起重机如图所示，其压杆BD为20号槽钢（已知：A=32.837cm2,I=144cm4,i=2.09cm）；已知：E=210GPa,p=200MPa,nst=5，W=40kN。试校核BD杆的稳定性。（经验公式为：）。（习题9.15）,.,60,满足稳定要求。,.,61,.,62,.,63,.,64,.,65,1、轴线为四分之一圆周的曲杆A端固定，B端铰支。在F作用下，试求B处约束力。EI为常数。（例14.3）,六、超静定结构,.,66,.,67,.,68,.,69,3、作图示刚架的弯矩图。设各杆的EI相同。（习题14.4（a）,.,70,.,71,4、作图示刚架的弯矩图。设各杆的EI相同。（习题14.4（b）,.,72,.,73,5、图示封闭的矩形刚架。设刚架横梁的抗弯刚度为EI1，立柱的抗弯刚度为EI2。试作刚架的弯矩图。（习题14.11）,.,74,.,75,6、图示圆环的水平和垂直直径各作用一对F力，试求圆环横截面的内力。（习题14.14）,.,76,.,77,7、作图示刚架的弯矩图。设刚架各杆的EI皆相等。（习题14.15）,.,78,.,79,8、用力法求解图示刚架，并作弯矩图。,解：（1）选基本静定系,（2）列出立法方程,（3）求1F和11,.,80,（4）求解力法