材料力学(金忠谋)第六版答案第10章

.第十章 组合变形的强度计算10-1图示为梁的各种截面形状，设横向力P的作用线如图示虚线位置，试问哪些为平面弯曲？哪些为斜弯曲？并指出截面上危险点的位置。 （a） (b) (c) (d) 斜弯曲 平面弯曲 平面弯曲 斜弯曲斜弯曲 弯扭组合 平面弯曲 斜弯曲“”为危险点位置。10-2矩形截面木制简支梁AB，在跨度中点C承受一与垂直方向成15的集中力P10 kN 作用如图示，已知木材的弹性模量。试确定截面上中性轴的位置；危险截面上的最大正应力；C点的总挠度的大小和方向。 解：KN KN KN-M KN-M 中性轴： m m cm方向中性轴：hbP220cm15cm10-3 矩形截面木材悬臂梁受力如图示，P1800 N，P21600 N。材料许用应力=10MPa，弹性模量E10GPa，设梁截面的宽度b与高度h之比为1：2。试选择梁的截面尺寸；求自由端总挠度的大小和方向。解：（I） KN KN b = 9 cm ， h = 18 cm （II） 10-4简支梁的受力及横截面尺寸如图示。钢材的许用应力160 MPa，试确定梁危险截面中性轴的方向与校核此梁的强度。 解： 中性轴： 危险点： KN 10-5 图示简支梁的截面为20020020（mm）的等边角钢，若 P =25kN，试求最大弯矩截面上A、B和C点的弯曲正应力。 ， ， 解： MPa10-6 旋臂式吊车梁为16号工字钢，尺寸如图所示，允许吊重 P=10kN，材料的=160MPa。试校核吊车梁的强度。解： B 点：No16 工字钢： ， ， 60cm10-7图示等截面构件的许用应力120 MPa，矩形截面尺寸 2.510cm2，试确定许用载荷P，并作危险截面上的应力分布图，指出最大应力发生在哪一点？解：N = P , 10-8悬重构架如图所示，立柱AB系用No25a的工字钢制成。许用应力160 MPa，在构架C点承受载荷P20kN。绘立柱 AB 的内力图；找出危险截面，校核立柱强度；列式表示顶点B的水平位移。解：（i）（II） (III) CB60cm10-9图示起重结构，A及B处可作铰链支承看待，C、D与E均用销钉连结。AB柱的截面为20cm30cm的矩形。试求其危险截面上的最大正应力。解： N = 25 KNs10-10有一等直实心圆杆，其B端为铰支承，A端靠在光滑的竖直墙面上（摩擦力可略去）如图示。杆长L，杆截面直径d，已知杆的总重P及倾角。试确定自A点至由于杆自重产生最大压应力的横截面之距离S。解：设杆的自重为q （N/M）轴向分量： 横向分量： 在S截面：10-11某厂房柱子，受到吊车梁的铅垂轮压P220 kN，屋架传给柱顶的水平力Q =8 kN，及风载荷q1kN/m的作用。P力作用线离柱的轴线距离 e0.4m，柱子底部截面为矩形，尺寸为lm0.3m，试计算柱子底部危险点的应力。 解： 10-12简单夹钳如图示。如夹紧力 P=6kN，材料的许用应力=140MPa。试校核其强度。解：10-13轮船上救生艇的吊杆尺寸及受力情况如图示，图中载荷W系包括救生艇自重及被救人员重量在内。试求其固定端A-A截面上的最大应力。解：10-14正方形截面拉杆受拉力 P90kN作用，a5cm，如在杆的根部挖去14如图示。试求杆内最大拉应力之值。解：形心位置： h10-15承受偏心拉伸的矩形截面杆如图示，今用电测法测得该杆上、下两侧面的纵向应变和。试证明偏心距 e 在与应变，在弹性范围内满足下列关系式解： 故 10-16图示正方形截面折杆：外力 P 通过A和B截面的形心。若已知P10kN，正方形截面边长 a=60 mm。试求杆内横截面上的最大正应力。 解： BC杆C截面： AC杆C截面： 4010-17试确定图示 T 字形截面的核心边界。图中y、z两轴为截面形心主惯轴。解： (1) (2) (3) (4) (5) (6) 10-18材料为灰铸铁HT1533的压力机框架如图示。许用拉应力30MPa，许题 10-18 图用压应力80 MPa。试校核框架立柱的强度。解： 10-19电动机功率N8.83kW，转速n=800r/m。皮带轮直径D250mm，重量G700N，皮带拉力为T1，T2（T12T2），轴的外伸端长L=120mm，轴材料的许用应力100MPa。试按第四强度理论设计电动机轴的直径d。解：10-20直径为60cm的两个相同皮带轮，n100 rm时传递功率N7.36kW，C轮上皮带是水平的，D轮上是铅垂方向的。皮带拉力T21.5 kN，T1T2，设轴材料许用应力=80MPa，试根据第三强度理论选择轴的直径，皮带轮的自重略去不计。解：10-21图示钢制圆轴上有两个齿轮，齿轮C上作用着铅垂切向力P15kN，齿轮D上作用着水平切向力P210 kN。若100 MPa，齿轮C的节圆直径dC=30cm，齿轮D的节圆直径 dD15cm。试用第四强度理论选择轴的直径。解：10-22某型水轮机主轴的示意图如图所示。水轮机的输出功率为N37500kW，转速n150rm。已知轴向推力Py4800kN，转轮重W1390kN；主轴的内径d34cm，外径D75cm，自重W285kN。主轴材料为45钢，其许用应力为80 MPa。试按第四强度理论校核主轴的强度。解：PyPzQ2Q210-23图为某精密磨床砂轮轴的示意图。已知电动机功率 N3 kW，转子转速 n1400 r/m，转子重量 Q1101N。砂轮直径D250 mm，砂轮重量 Q2275 kN。磨削力，砂轮轴直径d50m，材料为轴承钢，60MPa。（1）试用单元体表示出危险点的应力状态，并求出主应力和最大剪应力；（2）试用第三强度理论校核轴的强度。 解：显然：相较均可以忽略不计。故 nn10-24曲柄臂尺寸如图示，若 P50 kN，90 MPa，试按第三强度理论对m-m及臂矩形截面n-n截面进行校核。解：m-m： n-n： 10-25图示传动轴左端伞形齿轮C上所受的轴向力P1=16.5 kN，周向力P245.5kN，径向力P34.14kN。右端齿轮D上所受