《工程力学》综合复习资料【全】(有答案)

工程力学综合复习资料 （部分题无答案）目录 第一章 基本概念与受力图-13题第二章 汇交力系与力偶系-6 题第三章 平面一般力系-11题第四章 材料力学绪论- 9 题第五章 轴向拉伸与压缩-12题第六章 剪切-7 题第七章 扭转- 8 题第八章 弯曲内力- 8 题第九章 弯曲强度-17题第十章 弯曲变形- 8题第十一章 应力状态与强度理论- 9题第十二章 组合变形-10题第十三章 压杆稳定-9题第一章 基本概念与受力图（13题）（1-1）AB梁与BC梁，在B处用光滑铰链连接，A端为固定端约束，C为可动铰链支座约束，试分别画出两个梁的分离体受力图。qmABC解答： （1） 确定研究对象：题中要求分别画出两个梁的分离体受力图，顾名思义，我们选取AB梁与BC梁作为研究对象。（2） 取隔离体：首先我们需要将AB梁与BC梁在光滑铰链B处进行拆分，分别分析AB与BC梁的受力。（3） 画约束反力：对于AB梁，A点为固端约束，分别受水平方向、竖直方向以及固端弯矩的作用，B点为光滑铰链，受水平方向、竖直方向作用力，如下图a所示。对于BC梁，B点受力与AB梁的B端受力互为作用力与反作用力，即大小相等，方向相反，C点为可动铰链支座约束，约束反力方向沿接触面公法线，指向被约束物体内部，如下图所示。qBXBYBRCCYAXAYBmMA答：XBPOAB（1-2）画圆柱的受力图（光滑面接触） 解答：（1） 确定研究对象：选取圆柱整体作为研究对象。（2） 画约束反力：根据光滑接触面的约束反力必通过接触点，方向沿接触面公法线，指向被约束物体内部作出A、B点的约束反力，如下图所示。PNAOABNB答：（1-3）已知：连续梁由AB梁和BC梁，通过铰链B连接而成，作用有力偶m，分布力q 。试画出： AB梁和BC梁的分离体受力图。BAmqaaaaCCBmqABMA答：（1-4）已知：梁AB 与BC，在B处用铰链连接，A端为固定端，C端为可动铰链支座。 试画: 梁的分离体受力图。45oBAqPC答： ( 1-5 ) 结构如图所示，受力P 。DE为二力杆，B为固定铰链支座，A为可动铰链支座，C为中间铰链连接。试分别画出ADC杆和BEC杆的受力图。XAYAFDEDCAPFCBCPBEYBFCAFEDXBDECBAP （ 1-6） 已知刚架ABC，承受集中载荷P和分布力q ,刚架尺寸如图所示，A为固定端约束，试画出刚架受力图。PqLaBC答：（1-7）平面任意力系作用下，固定端约束可能有哪几个反力？平面任意力系作用下，固定端约束可能包括：X、Y方向的约束反力和作用在固定端的约束力偶距。（ 1-8 ）作用力与反作用力中的两个力和二力平衡原理中的两个力有何异同？两种情况共同点：两力等值、反向、共线。不同点：前者，作用于不同物体。后者，两力作用于同一物体。（ 1-9 ）理想约束有哪几种？理想约束主要包括：柔索约束、光滑接触面约束、光滑圆柱铰链约束、辊轴铰链约束、光滑球形铰链约束、轴承约束等。（ 1-10）什么是二力构件？其上的力有何特点？二力构件指两点受力，不计自重，处于平衡状态的构件。特点：大小相等，方向相反且满足二力平衡条件。（ 1-11 ）什么是约束？若一物体的位移受到周围物体的限制，则将周围物体称为该物体的约束。约束施加于被约束物体的力称为约束力，有时也称为约束反力或反力。( 1- 12 ) 光滑接触面约束的反力有何特点？光滑接触面约束的约束力方向沿接触面的公法线且指向物体，接触点就是约束力的作用点。（1-13）什么是二力平衡原理？作用在刚体上的两个力平衡的必要与充分条件是：两个力大小相等，方向相反，并沿同一直线作用。第二章 简单力系（6题）（2-1）下图所示结构中，AB 和BC杆为二力杆， 已知集中载荷P为铅垂方向。试求AB杆和BC的拉力。 PABC300600解答：首先选取节点B为研究对象，其受力图如下图所示，此力系为平面汇交力系，集中载荷P为已知，方向沿铅垂方向，其余两个力与未知，假设与均为拉力，方向沿二力杆远离节点B，作直角坐标系Bxy，平衡方程为： BPXYYY解得：NAB=0.866P （拉力）， NBC=0.5P（拉力）60o30o30o60oF3F2F1CBA（2-2）已知：AB与AC杆不计自重，A、B、C处为铰链连接，F1=400 kN , F2=300 kN , F3=700 kN 。试求：AB与AC杆所受力。解：作下图所示坐标系，假设AB与AC杆所受力均为拉力，根据三角形角度关系，分别列出X、Y方向的平衡方程为： 联立上面两个方程，解得：NAB=-581.5 kN (负号代表压力)NAC=-169.1 kN （负号代表压力）（2-3）平面汇交力系的平衡条件是什么？平面汇交力系的平衡条件：力系的合力等于零，或力系的矢量和等于零，即：（2-4）求下图所示的P力对A点之矩（）？PA解答：求力对A点之矩时，我们首先将P力分解为与A点相平行以及垂直的方向的两个力，根据力对点之矩的定义，P力与A点相平行的分解力通过A点，故不产生力矩，只有P力与A点相垂直的分解力产生力矩，即：（）P sinL（2-5）什么是合力投影定理？合力在某轴的投影等于各分力在同一坐标轴投影的代数和。（2-6） 试说明下图中两个力四边形在本质上有何不同？（b）F3F4（a）F2F3F4 答：（a）图表示四个力组成平衡力系。（b）图中，F4是其它三个力的合力。第三章 平面一般力系（11题）（3-1）已知：右端外伸梁ABC，受力P、Q和q 。A为固定铰链支座，B为可动铰链支座。qaABCLQP试求：A和B处的约束反力。解答：以右端外伸梁ABC为研究对象，画受力图，如下图所示。其中A为固定铰链支座，故RA的方向未定，将其分解为XA、YA；B为可动铰链支座，RB的方向垂直于支撑面，P、Q和q为主动力，列出平衡方程： AQLCaq AABB 最后解得：(负号说明XA方向向左）aABC2 aF=2qaMe= qa2P= qaq（3-2） 已知：右端外伸梁ABC，受力P、F 、Me 、q。A为固定铰链支座，B为可动铰链支座。试求：A和B处的约束反力。 C解答：以右端外伸梁ABC为研究对象，画受力图，如下图所示。其中A为固定铰链支座，故RA的方向未定，将其分解为XA、YA；B为可动铰链支座，RB的方向垂直于支撑面，P、F 、Me 、q为主动力，列出平衡方程： P= qaA2aaq Me= qa2CF=2qaAABB 最后解得：(负号说明XA方向向左）YA=qa(向上) RB=2qa(向上)（3-3）已知：简支梁AB,中点C 处有集中力P，AC段有均匀分布力q，DB段有线性分布力，其最大值为q 。求：A、B两处的约束反力。（先画出受力图）q2 aaaADCBPq（3-4）一端外伸梁如图所示，已知,3。试求梁的约束反力。CAB3aa 提示：必须先画出梁的受力图，明确写出平衡方程。解答：以外伸梁ABC为研究对象，画受力图，如下图所示。其中A为固定铰链支座，故RA的方向未定，将其分解为XA、YA；B为可动铰链支座，RB的方向垂直于支撑面，q为主动力，列出平衡方程： qA3aa CAABB 最后解得：YA=（4/3）qa ,RB=(8/3)qaM=4qa2ABCaa（3-5）求梁的约束反力。（3-6）已知：桥梁桁架如图所示，节点载荷为P=1200 kN、Q =400 kN。尺寸a =4 m ，b =3 m 。试求：、杆的轴力。（提示：先求支座反力，再用截面法求三根杆的轴力）BCADPQbaaa解答：以整体为研究对象，画受力图，如下图所示。其中A为固定铰链支座，故RA的方向未定，将其分解为XA、YA；B为可动铰链支座，RB的方向垂直于支撑面，Q、P为主动力，列出平衡方程： 解得：XA=-Q=-400 kN （负号说明XA方向向左） YA =（Pa-Qb）/3a = 300kN(向上) RB=(2Pa+Qb)/3a=900kN(向上)EbQAaaaABDCABP然后利用截面法进行解题，作-截面如图所示，分别有、杆的轴力为N1、N2、N3，假设方向均为拉力，列平衡方程为：首先以左半部分为研究对象，对E点取矩有： (拉力)对D取矩有： (负号代表压力)对A取矩有： (拉力) ( 3-7 )已知:梁ABC与梁CD ，在C处用中间铰连接，承受集中力P 、分布力q、集中力偶 m ，其中P =5 kN , q =2.5 kNm ， m =5 kNm 。试求A 、B 、C处的支座反力。2m2m1mD1m1 mABCFEPqm1m（3-8）梁及拉杆结构如图所示，已知,3。CRBDABD3RA求固定铰链支座A及拉杆BD的约束反力 及。答：RA=（4/3）qa ,RBD=(8/3)qa（3-9）已知：连续梁由AB梁和BC梁，通过铰链B连接而成. m =10 kNm，q=2 kN/m ，a=1 m . 求：A、B、C处的约束力BAmqaaaaC（3-10） Mo(F)=0 ”是什么意思？平面力系中各力对任意点力矩的代数和等于零。（3-11） 什么是平面一般力系？各力的作用线分布在同一平面内的任意力系。第四章 材料力学绪论（9题）（4-1）材料的基本假设有哪几个？（4-2）杆件有哪几种基本变形？对每种基本变形，试举出一个工程或生活中的实际例子。（4-3）材料力学的主要研究对象是什么构件？（4-4）什么是弹性变形?什么是塑性变形？（4-5）什么是微元体？它代表什么？（4-6）什么是内力？有几种内力素？各内力素的常用符号？（4-7）什么是应力？有几种应力分量？各应力分量的常用符号？应力的常用单位？（4-8）什么是应变？有几种应变分量？各应变分量的常用符号？为什么说应变是无量纲的量？（4-9）什么是强度失效？刚度失效？稳定性失效？（4-1）在材料力学中，对于变形固体，通常有以下几个基本假设：（1）材料的连续性假设，认为在变形固体的整个体积内，毫无空隙地充满着物质。（2）材料的均匀性假设，认为在变形固体的整个体积内，各点处材料的机械性质完全一致。（3）材料的各向同性假设，认为固体在各个方向上的机械性质完全形同。（4）构件的小变形条件（4-2）、杆件的基本变形包括：拉伸或压缩，剪切，扭转，弯曲，具体工程实例大家可以进行思考。（4-3）、材料力学主要研究变形固体，即变形体。（4-4）、固体受力后发生变形，卸除荷载后可以消失的变形，称为弹性变形。当荷载超过一定限度时，卸除荷载后，仅有部分变形消失掉，部分变形不能消失而残留下来，这种变形称为塑性变形或残余变形。（4-5）、在构件内围绕某点，用三对互相垂直的截面，假想地截出一个无限小的正六面体，以这样的正六面体代表所研究的点，并称为微小单元体。（4-6）、无论构件是否受载，构件内部所有质点间总存在有相互作用的力。这种力称为内力。有六种内力素，常用符号为：。（4-7）、在微小面积上分布内力的平均集度称为此微小面积上的平均应力。分为正应力（用表示）与剪应力（用表示），常用单位：（4-8）、单位长度应力变化量称为应变，分为线应变（用表示）与角应变或剪应变（用表示），它们都是度量受力构件内一点变形程度的基本量。（4-9）、强度失效：构件所受荷载大于本身抵抗破坏的能力；刚度失效：构件的变形，超出了正常工作所允许的限度；稳定性失效：构件丧失原有直线形式平衡的稳定性。第五章 轴向拉伸与压缩（12题）（5-1）弹性模量E的物理意义？弹性模量E表征材料对弹性变形的抵抗能力，是材料机械性能的重要指标。（5-2）EA是什么？物理意义？EA称为拉、压杆截面的抗拉刚度。（5-3）脆性材料和塑性料如何区分？它们的破坏应力是什么？（5-4）轴向拉伸与压缩杆件的胡克定律公式如何写？说明什么问题？,表述了弹性范围内杆件轴力与纵向变形间的线性关系，此式表明，当N、l和A一定时，E愈大，杆件变形量愈小。（5-5）p、e 、S、b-代表什么？p比例极限；e弹性极限；S屈服极限或者流动极限；b强度极限（5-6）什么是5次静不定结构？ 未知力的个数多于所能提供的独立的平衡方程数，且未知力个数与独立的平衡方程数之差为5，这样的结构称为5次静不定结构。（5-7）已知：拉杆AB为圆截面，直径d=20mm，许用应力=160MPa 。P=15kN=22.8OABC 试求：校核拉杆AB的强度。 解题提示：根据前面第三章学过的平衡条件，以点A为研究对象，分别列X、Y方向的平衡方程： 解得：NAB=38.71kN又由于拉杆AB为圆截面，直径d=20mm，所以拉杆AB的面积为314.16mm所以：123 MPa =160MPa ，满足强度要求（5-8）下图所示结构中，AB为钢杆，横截面面积为A1=500 mm2, 许用应力为1=5 0 0 MPa 。BC杆为铜杆，横截面面积为A2=7 0 0 mm2 ，许用应力2=1 0 0MPa 。已知集中载荷P为铅垂方向。试根据两杆的强度条件确定许可载荷P。答：1、N1、N2P的静力平衡关系 N1 = 0.8 6 6 P N2 = 0.5 P 2、由1杆强度条件求P P=A110.866=288.7 kN3、由2杆强度条件求PP=A1220.5= 140 kN4、结论：P=140 kN（5-9）已知：静不定结构如图所示。直杆AB为刚性，A处为固定铰链支座，C、D处悬挂于拉杆和上，两杆抗拉刚度均为EA，拉杆长为L，拉杆倾斜角为，B处受力为P。 试求：拉杆和的轴力N1 , N2 。 提示：必须先画出变形图、受力图，再写出几何条件、物理方程、补充方程和静力方程。可以不求出最后结果。DACBaaaPL答: N1=3P/(1+4cos3) , N2=6P cos2/(1+4cos3)（5-10）已知：各杆抗拉(压)刚度均为EA，杆长L，受力P。试求：各杆轴力。 提示：此为静不定结构，先画出变形协调关系示意图及受力图，再写出几何条件、物理条件、补充方程，静立方程。ACBaaPLACBPACBP 解题提示：此为静不定结构，先画出变形协调关系示意图及受力图如图所示，再以ABC为研究对象进行受力分析，假设各杆轴力分别为有：、（均为拉力）则有： 根据变形协调条件以及集合条件有：,其中：, , ,联立以上几个方程，可以得到：（5-11）延伸率公式=(L1 L)/L100% 中L1指的是什么，有以下四种答案：(A)断裂时试件的长度； （B）断裂后试件的长度；(C)断裂时试验段的长度； (D) 断裂后试验段的长度；正确答案是 D e（5-12）低碳钢的应力-应变曲线如图2所示。试在图中标出D点的弹性应变、塑性应变及材料的伸长率（延伸率）。第六章 剪切（7题）（6-1）什么是挤压破坏？在剪切问题中，除了联结件（螺栓、铆钉等）发生剪切破坏以外，在联结板与联结件的相互接触面上及其附近的局部区域内将产生很大的压应力，足以在这些局部区域内产生塑性变形或破坏，这种破坏称为“挤压破坏”。（6-2）写出剪切与挤压的实用强度计算公式。剪切实用强度计算公式：挤压实用强度计算公式：（6-3）在挤压强度计算公式中，如何计算挤压面积？有效挤压面积为实际挤压面在垂直于挤压力方向的平面上的投影面积。（6-4）画出单元体的纯剪应力状态图。（6-5）叙述剪应力互等定理。在相互垂直的两个平面上，剪应力必然成对出现，且大小相等；两剪应力皆垂直于两平面的交线，方向则共同指向或共同背离这一交线，这种关系称为剪应力互等定理。（6-6）图示铆钉接头，已知钢板厚度t=10mm，铆钉直径d=17mm，铆钉的许用应力=140MPa，bs=320MPa，F=24KN，试校核铆钉的剪切和挤压强度。（6-7）如图3所示，厚度为t的基础上有一方柱，柱受轴向压力P作用，则基础的剪切面面积为 ，挤压面积为 2 ata2Pata第七章 扭转（8题）（7-1）已知：实心圆截面轴，两端承受扭矩T，轴的转速n=100 r/min，传递功率NP10马力，许用剪应力20 MPa 。 试求: 按第三 强度理论确定轴的直径d 。TT解：对于实心圆截面轴:同时:;联立以上两个式子可得： ( 7-2) 钢轴转速n = 3 0 0转分，传递功率N = 8 0 kW 。材料的许用剪应力= 4 0 MPa ，单位长度许可扭转角 = 10m ，剪切弹性模量G = 8 0 GPa 。试根据扭转的强度条件和刚度条件求轴的直径d 。dTT答：1、T=9549 N（kW）n =2547 Nm2、由强度条件求轴径d 3、由刚度条件求轴径 d 4、结论： d=6.87 cm（7-3）试画出实心圆截面轴横截面的剪应力分布图。（7-4）试画出空心圆截面轴横截面的剪应力分布图。（7-5）试叙述圆轴扭转的平面截面假设。圆轴扭转变形后，横截面仍保持平面，且其形状和大小以及两相邻横截面间的距离保持不变；半径仍保持为直线。即横截面刚性地绕轴线作相对转动。（7-6）试画出矩形截面轴的剪应力分布图。（7-7）扭矩的正方向规定？（7-8）已知功率与转速，用什么公式求传递的扭转力矩？可以有两种形式：；第八章 弯曲内力 (8题)（8-1）试画出下图所示梁的剪力图和弯矩图，求出Qmax 和 Mmax 。（反力已求出）qaABC3aMe=qa2RC=(7/6)qaRB =(11/6)qa=(11/6)qaMQC右=(7/6)qaQB =(11/6)qa=(11/6)qaxQx(121/72)qa2(11/6) aqa2答： (8-2) 试画出右端外伸梁的剪力图和弯矩图。（反力已求出）P=10 kN1m1mq=5 kN/m1mRA=3.75 kNRB=11.25 kNABCDQx3.75 kN5 kN6.25 kN答：M,x3.75 kNm2.5 kNm（8-3）试画出三图所示梁的剪力图和弯矩图，求出Qmax 和 Mmax 。（反力已求出）qaABC3aMe=qa2RC=(7/6)qaRB =(11/6)qa=(11/6)qa(8-4) 试画出左端外伸梁的剪力图和弯矩图。（反力已求出）RC=3.75 kNAP=10 kNq=5 kN/m1m1m1mRA=11.25kNBCDRB=7qa4RC=qa4qABCP=qaaa(8-5) 画出下图所示梁的剪力图和弯矩图。（约束力已求出）q a22Mx-qa24q a+-3qa4xq a4Q+答： (8-6)画出梁的的剪力、弯矩图 。（反力已求出） RB=7qa/4a2aaRA=qa/4DCBAqqa2（8-7画出下图所示梁的剪力图和弯矩图。2qa4qaMOxqa22qa25qa2Qx 答： (8-8)外伸梁ABC，受力如图示，现已求出支座反力RA=2kN和RB=10kN。试绘出该梁的剪力图和弯矩图（方法不限）。BDC RBBARAP =6 kN3m3m2mq=3 kN/mBCRA-6 kNm+-Q2kN4kN6kNM+6 kNm答：第九章 弯曲强度（17题）(9-1)悬臂梁AB的横截面为圆环形，外径D=1016mm,内径d=1000mm, 梁长L=10m ，分布载荷集度q=468N/m , =100MPa 。 试求：校核该梁的正应力强度。LBAqDd答：max=3.69MPa 远远满足强度要求（9-2）已知：悬臂梁受力如图所示，横截面为矩形，高、宽关系为h=2b，材料的许用应力160MPa 。 试求：横截面的宽度b=？L=2mBAP=1.875 kNh=2bb解答提示：确定支座反力，得到剪力图和弯矩图并判断危险截面：, （ ）同理：,由悬臂梁的受力特点知其最大弯矩在A点处：又由于：， ，联立以上式子可以得到：(9-3)已知：悬臂梁AB的横截面为圆形，直径d=2 cm, 梁长L=1m ，分布载荷集度q=500 N/m , =100 MPa 。 试求：校核该梁的正应力强度。LBAqd解答提示：确定支座反力，得到最大弯矩并判断危险截面：, 由悬臂梁的受力特点知其最大弯矩在A点处，则最大应力发生在A端截面，其值为：，联立求得：结论：不满足应力强度要求。（9-4）已知：简支梁如图所示，横截面为圆形，材料的许用应力160 MPa 。2mABCP100 kN 2m 试求：圆截面的直径d？解答提示：确定支座反力，得到弯矩图并判断危险截面：, 同理：,由简支梁的受力特点知其最大弯矩在C点处，则最大应力发生在C端截面，其值为：，联立求得：（9-5）已知：臂梁由铸铁制成。+=40MPa，-=160MPa ,Iz=10180cm4,，y a =15.36cm , y b =9.64cm 。 求：（1）画出危险横截面的正应力分布图；（2）确定许可载荷P。 提示：首先列出抗拉及抗压强度条件,求出两个可能的许可载荷。AP2mByzCyayb答：P=21.12 kN（9-6）已知:悬臂梁由铸铁制成。P=44.2 kN ，+=40MPa，-=160MPa ,Iz=10180cm4,，y a =15.36cm , y b =9.64cm . 求：（1）画出危险横截面的正应力分布图； （2）校核该梁的强度。AP2mB形心Cyayb解答提示：确定支座反力，得到剪力图和弯矩图并判断危险截面：, （ ）同理：,由悬臂梁的受力特点知其最大弯矩在A点处，而由弯矩方向和中性轴的位置画出危险横截面的正应力分布图如图所示，且最大压应力发生在A 端截面的下边缘，其值为：；最大拉应力发生在A 端截面的上边缘，其值为：；所以不满足强度要求。ya 形心CBAyb （9-7）铸铁梁右端外伸，如图(a)所示，横截面形状及尺寸如图（b）所示，已知：Iz =188106mm4。求：（1） 画出梁的危险截面的正应力分布图。（2） 求该梁的最大拉应力s+ max 及最大压应力s-max。图（a）图（b）P=50kNAB形心Cy1=180mm2my1my2=80mmCz解答提示：确定支座反力，得到剪力图和弯矩图并判断危险截面：, ，有,由梁的受力特点知其最大弯矩在B点处，而由弯矩方向和中性轴的位置画出危险横截面的正应力分布图如图所示，且最大压应力发生在B端截面的下边缘，其值为：；最大拉应力发生在A 端截面的上边缘，其值为：；Y1 形心CBAY2 （9-8）铸铁梁载荷及反力如图(a)所示，横截面形状及尺寸如图（b）所示，已知：Iz =188106mm4，求该梁的最大拉应力st及最大压应力sc，并指出发生在哪个截面及哪些点。 100kN1m50kNRA=25kNACBDy2=80mm形心Cy1=180mmy图（b）1m1m图（a）B答： （C截面的上边缘各点） （B 截面的上边缘各点）（9-9）已知悬臂梁由铸铁制成。P=44.2kN，MPa，MPa,，。求：（1）校核该梁的强度。（2）画出有关横截面的正应力分布图；yzCABD1.4m0.6m（9-10）已知：简支梁承受集中载荷如图(a)所示，横截面形状及尺寸如图（b）所示， Iz =188106mm4。求：（1） 画出梁危险截面的正应力分布图，（2）求该梁的最大拉应力+max 及最大压应力-max 。 C图（a）100 kN1mACB1my2=80mmy1=180mmy图（b）（9-11）已知悬臂梁由铸铁制成。MPa，MPa,，。求：（1）确定许可载荷。（2）画出有关横截面的正应力分布图；yzCABD1.4m0.6mACB M CMAA面c面答：P=44.2 kN（9-12）已知：悬臂梁如下图示，梁的材料为铸铁，许用拉应力，许用压应力，截面轴惯性矩T形截面梁有关尺寸如，。求：试画出危险横截面的正应力分布图，并校核其强度。1.4 mP=20 kNAzyh=25 cmy1BC t max=26.5 MPa t c max =42.2 MPa c （9-13）什么是中性轴？意义？（9-14）T形截面，弯矩真实方向如图所示，试画出正应力沿截面高度的分布图。Mzyx（9-15）梁的横截面形状如图所示。圆截面上半部有一圆孔。在xoy平面内作用有正弯矩M。(1) 试画出正应力分布图；(2) 绝对值最大的正应力位置有以下四种答案：(A) a 点 (B) b 点(C) c 点 (D) d 点正确答案是 A （9-16）平面几何图形为空心矩形，z与y为形心主惯性轴，各部分尺寸如下左图所示。试写出该图形对z轴的惯性矩Iz和抗弯截面模量Wz。 （注：无答案）zBbhHy（9-17）已知：一平面图形ABC为三角形如图所示，高h，底边长b，该图形对底边Z1轴的惯性矩IZ1 =bh3/12 。 求：试用平移轴公式计算该图形对形心轴Z的惯性矩 Iz 。ABb hZ1Ch/3Z 2Z 9-17图第十章 弯曲变形（8题） （10-1）已知：一次静不定梁AB，EI、L为已知，受均布力q作用。试求：支反座B的反力。 提示：先画出相当系统和变形图，再写出几何条件和物理条件，。ALBq解答提示：由题意知为一次静不定梁，去处B处的多余约束，并用相应的支座反力R(竖直向上)代替多余约束对梁的作用，如图所示。同时由于加上约束反力后的位移必须与初始的静不定梁完全一致，可知在多余约束B处的垂直位移必须等于零，此即变形条件：，其中由附录中查得：q,将其代入上式联立可得补充方程:BBAL（10-2）已知：静不定梁AB，分布载荷q、长度4a ,横截面抗弯刚度EIZ 。求：支座B的反力。A4aBq 提示：首先选定多于约束，并画出相当系统，列出几何条件。（10-3）悬臂梁AB长L，抗弯刚度EI，受力P。求：(1) 建立该梁的挠曲线近似微分方程；yxP BLA (2) 写出该梁的边界位移条件。答： （10-4）悬臂梁AB长L，抗弯刚度EI，受力P。求：用积分法确定A截面的挠度及转角。yxBLAPx解答提示：在图示坐标系中，由于在范围内五荷载突变，故梁全场的弯矩方程为：，有因为是等截面梁，所以由书中9.6式子得到确定梁挠度的微分方程及其积分为：， ，利用支承条件，可确定上述方程中的积分常数C、D。对于固定端处截面，其转角和y方向的位移均为零，即：,分别将此边界条件代入微分及积分方程，可以得到：,于是该梁的转角方程以及挠度方程分别为：maxyxBLAPx,挠曲线形状如图所示，均发生在自由锻处，即x=0代入转角方程以及挠度方程：（ ）（ ）（10-5）静不定梁AB，已知载荷、长度、。以及横截面抗弯刚度。求：支座C的反力。 xyACB答：（10-6）已知：梁及拉杆结构如图所示， ,3为已知。梁的抗弯刚度为EI,拉杆的抗拉刚度为EA。固定铰链支座A及拉杆BD的约束反力分别为:=4qa/3及=8qa/3求：建立梁的挠曲线微分方程、转角方程及挠度方程。RARBDCABD3 yx并写出：梁的边界位移条件。（注意：不需要求解出积分常数！）答：（10-7）什么是静不定梁？为减小梁的位移，提高梁的强度，或者由于结构的其它要求，工程上常常在静定梁上增添支承，使之变成静不定梁。（10-8）“fBP”是什么？第十一章 应力状态与强度理论（9题） 204040200AB（11-1）已知：受力构件内某点的原始单元体应力如图示。单位：MPa求：（1）指定斜面应力； （2）主应力；（3）主平面方位；（4）画出主单元体。答：50MPa20MPa6030MPaxy（11-2）受力构件内某点的平面应力状态如图示。试求主应力、主平面方向角及最大剪应力。解答提示：由11.3式可得非零主应力值为：因为是平面应力状态，有一个主应力为零，故三个主应力分别为：，又由11.4式可得主平面方位角为：由11.6式可得最大剪应力为：（11-3）写出主应力及最大剪应力。80301011-4题10100（11-4）写出主应力及最大剪应力。（11-5）为什么要研究应力状态？过一点的不同方位面上的应力，一般是不相同的，仅仅根据横截面上的应力，不能分析解释一些现象，也不能建立既有正应力又有剪应力存在时的轻度条件，所以要分析一点的应力状态。（11-6）什么是主应力、主平面？在应力状态中，存在着某一个方位面，在这个面上，剪应力等于零。这样的面称为“主平面”，主平面上的正应力称为“主应力”。（11-7）什么是强度理论？所谓强度理论，就是关于材料在不同应力状态下失效的共同原因的各种假设。根据这些假设，就有可能利用单向拉伸的实验结果，建立材料在复杂应力状态下的失效判据以及轻度计算准则。（11-8）常用的强度理论有哪几个？常用的强度理论有：（1）最大拉应力理论第一强度理论；（2）最大剪应力理论第三强度理论；（3）以应变为判据的即最大拉应变理论第二强度理论；（4）以能量为判据即形状改变比能理论第四强度理论；（11-9）写出常用的强度理论的相当应力。第十二章 组合变形（10题） （12-1）已知：实心圆截面轴，两端承受弯矩M和扭矩T的联合作用，轴的转速n=100 r/min，传递NP10马力，弯矩M200 Nm。许用应力6 0 MPa 。 试求: 按第三 强度理论确定轴的直径d 。MTMT解：对于实心圆截面轴有：同时由书中公式知：；联立以上两个式子可得：（12-2）已知：传动轴如图所示，C轮外力矩M c=1.2 kN m ，E轮上的紧边皮带拉力为T1，松边拉力为T2，已知 T1=2 T2 ，E轮直径D=4 0 cm ,轴的直径d=8cm，许用应力=120 Mpa 。 求：试用第三强度理论校核该轴的强度。 BT1T20. 5m0. 5mMCDAECd解题提示：首先将皮带拉力向截面形心简化，其中作用在轴上的扭转外力矩为M c=1.2 kN m，判断CB轴为弯扭组合变形，而：，简化后传动轴的受力简图如图所示，由此得到A、B处的支座反力分别为：。由其中的受力分析可知E截面处的弯矩最大，其上扭矩为1.2KN.m，故该截面为危险截面，按照第三强度理论校核该轴强度：，所以满足要求。T1 +T2ABRARBMc 0.5m 0.5m （12-3）图示铣刀C的直径D = 9 cm，切削力PZ = 2.2 kN，圆截面刀杆AB长L= 32 cm，许用应力s = 80 MPa，Me为绕x轴外力偶矩，AB处于平衡状态。试用第三强度理论，求刀杆AB的直径d。DyPZBAMezCyCzPZMeL2L2提示：首先把PZ力向C点平移，明确指出组合变形种类。（12-4）已知电动机功率8.8kW,转速800r/min,皮带轮直径250mm，皮带轮重700N，轴长120mm，皮带拉力分别为，互相平行，100MPa。求：按第3强度理论设计轴径。Glxzyyz（12-5）已知：电动机功率8.8kW,转速800r/min，轴长120mm。皮带轮直径250mm 。皮带拉力分别为和，互相平行。100MPa。求：按第3强度理论设计轴的直径。提示：首先把两个皮带拉力向圆心平移，明确组合变形种类。ylxzyz 解题提示：首先将皮带拉力向截面形心简化，得到作用在轮心的合力3P以及合力偶m=PD/2,由于作用在轴上的扭转外力矩，根据教材的分析为：，而：，,简化后的受力简图。由其中的受力分析可知截面处的最大弯矩，即危险截面的弯矩为：，其上扭矩为0.105KN.m，按照第三强度理论有：，联立三式可以得到：。 (12-6)已知电动机功率8.8kW,转速800r/min,皮带轮直径250mm，皮带轮重700N，轴长120mm，皮带拉力分别为，互相平行， 100MPa。求：按第3强度理论设计轴径。xzGyzl（12-7）下图所示圆截面折杆ABC，直径为d=20mm，长度L298 mm ,P0.2 kN,已知材料许用应力=170MPa。试用第三强度理论校核AB段的强度。答：r3=170 MPa=170MPa 故满足强度要求。（12-8）下图所示直径为d=20mm的圆截面折杆ABC，已知材料许用应力=170MPa。试用第三强度理论确定折杆AB段长度L的许可值。 (12-9)已知：折杆ABC如图所示。AB杆为圆截面，直径d ，长L , BC杆长度为a 。C点受力P 。dCBALaP试求：AB杆危险点的第三强度理论相当应力.yzxlllP2PAB(12-10)AB，CD两杆互相垂直，处在水平面内。C点的集中力为2P及D点的集中力为P，均与刚架平面垂直。已知P = 20 kN，l = 1 m，各杆直径相同且d = 10 cm， s = 70 MPa。 C试按最大剪应力强度理论校核该轴强度。 （注：无答案）第十三章 压杆稳定（9题）（13-1）已知：结构如图所示，A处受P力作用。AB杆为圆截面，