分析力学基础测验题答案

分析力学基础测验题答案分析力学基础一是非判断题1.不论刚体作何种运动，其惯性力系向一点简化的主矢都等于刚体的质量与其质心加速度的乘积，方向与质心加速度的方向相反。（√）2.均质圆柱绕其对称轴作定轴转动，则圆柱惯性力系对于空间中平行于转轴的任意一轴的力矩之和，都是同一值。（√）3.因为实位移和虚位移都是约束允许的，所以实际的微小位移必定是诸虚位移中的一个。（×）4.虚位移原理只适用于具有理想约束的系统。（×）5.凡几何约束都是完整约束，二选择题完整约束未必是几何约束。（√）1.下列约束中，非A纯滚动，B有摩擦的C摩擦传动中理想约束的是（B）。有摩擦力但无滚动摩阻。铰链。两个刚性摩擦轮的接触处，两轮间不打，滑无滚动摩阻。D连接两个质点的不可伸长的柔索。2.如图所示四种情况，惯性力系的简化只有（C）图正确。3.均质细杆AB质量为m，长为L，置于水平位置，如图所示。若在绳BC突然剪断时角1点惯性力的合力大小为（mL），方向为（垂直向上），作用点加速度为，则杆上各2的位置在杆的（左端A）处第二(4)题图直杆用铰链连接起来，再把两端用铰链固定在同一水平线上，如图第二(3)题图4.四根等长等重的均质所示，平衡时图示两个角度和的关系是（B）。1/9分析力学基础测验题答案B.tan3tantan3tanA．；C.tan2tanD.tan2tan;5.图示系统中，O处为轮轴，绳与滑轮间无相对滑动，则物块A与物块B的虚位移大小的三填空题第二(5)题图1.图示平面系统，圆环在水平面上作纯滚动，圆环内放置的直杆AB可在圆环内自由运动，A，B两点始终与2）。圆环保持接触，则该系统的自由度数为（第三（1）题图第三（2）题图2.轮轴质心位于O处，对轴O的转动惯量为上系有两个质量各为J。在轮轴m和m的O12物体，顺时针转向转动，角加速度为，则轴承O处的动反力FOx(0),已知此轮轴F（(mRmr)）。Oy123.在图所示的平面机构中，试用杆OA的虚位移表达套筒B的虚位移y，By（lsec2）。B2/9分析力学基础测验题答案第三（3）题图4.矩形物块重第三（4）题图P，放置在光滑的水平面上，其上有半径为r的圆槽。小球M重W可在槽内运动，不计各处摩擦，则系统有（2）自由度，若取x及为广义坐标，则对应于的）。Wrsin广义力为（柱铰链上，杆长OAa，ABb，杆5.杆OA和AB以铰链相接，点O处悬挂在圆柱圆重和铰链摩擦均忽略不计。今在点A和B分别作用向下的铅垂力F和F，又在点B作用AB1一水平力F。现选择和为系统的2两个广义坐标，则对应于的广义力Q（1）。1（cos(FF)asin）QFa11AB1第三（5）题图第三（6）题图6.如图所示一倒置的摆，摆锤重量为P，摆杆长为l，在摆杆的点A连有一刚度为k的水平弹簧，摆在铅直位置时弹簧未变形，摆可以在铅直位置平衡。设ＯＡ＝ａ，摆杆重量不计，Plka必须满足条件（a为保证系统的平衡是稳定的，）。3/9分析力学基础测验题答案第三（7）题图第三（8）题图F的关系是（MrF）。7.已知OA=r，系统在图示位置平衡时，力偶M与力2F8.顶角为的菱形构件，受沿对角线CO的力的作用。为了用虚位移原理求杆AB的内力，解除杆AB，代以内力、F/，则点C的虚位移与F点A，B的虚位移的比TTFtanF），内力（）。y:x:x（2sin:1:1CABT第四题：用虚位移原理求图示组合梁支座A、B、C处的约束反力。（用其它方法不得分）3m4mF4mFF231MNCDBA8m11m7m11m8m分析：结构是不能发生位移的。为应用虚位移原理求结构在某支座处的约束反力，可将相应的约束解除，并代以对应的约束反力。将结构变成机构，就可以使用虚位移原理了。须注意：因为一个虚功方程只能解一个未知量，所以每解除一次约束，只能让一个约束反力显露出来。1、求支座A处约束反力（1）研究对象：系统整体结构的支座A解除，代以（2）受力分析：将原约束反力F。A4/9分析力学基础测验题答案（3）列方程，求F：A由虚位移原理(虚功方程)：22FrFrFr0AA11其中：r31r8Arr411112r2Mrr7814rAMA将以上结果代入虚功方程：11r03FrFrF814AA1A2AF3F11F8142A12、求支座B处约束反力（1）研究对象：系统整体将原结构的支座B解除，代以约束反力FB。（2）受力分析：做虚功的力：5/9分析力学基础测验题答案3、求支座C处约束反力（1）研究对象：系统整体将原结构的支座C解除，代以约束反力FC。（2）受力分析：6/9分析力学基础测验题答案第五题物块A质量为。物块B质量为m，用刚度系数为k的弹簧与墙连接m，用刚度112系数为k的弹簧与A连接。两弹簧原长均为统静止在光滑水平面上，在物块l。初始时系2B上作用有主动力F(t)Fsint（F，已知），如图所示。用第二类拉氏方程列写系统00的运动微分方程。x1x2Ftk1k2AB解：一研究对象：质量弹簧系：2广义坐标：，统自由度x1x2二求动能和势能及非有势力的广义力动能：T1mx12mx2222112势能：设两弹簧原长时的弹簧势能为零V1kx2kxx122221121非有势力F(t)对应的广义力：F(t)x2F(t)Q0；1Q2x2三列方程拉格朗日函数：LTV7/9分析力学基础测验题答案12121212mx211mx2kx211kxx222221关于广义坐标x的方程：1dLdtxx1)L0(1Lx1kxk(xx)(kk)xkx，1122112122Lx1dLdtx1mx，mx1111mx(kk)xkx0得：1112122关于广义坐标x的方程2dLdtxx2)LQ(22Lx2k(xx)kxkx，2212122Lx2dLdtx2mx，mx2222mxkxkxFsint得：2221220系统的运动微分方程：mx(kk)xkx01112122mxkxkxFsint2221220第六题重物A的质量为m,可沿光滑水平面移动,摆锤B的质量为m,A与B用无重刚杆连12接,杆长为l,试用第二类拉氏方程标准形式建立此系统的运动微分方程.解：一研究对象：整体y自由度：2广义坐标：，xxAA保守系统xA二求动能和势能xxlsinlBAylcosBBxxlcosBAylsinB动能：T1mx21m(x2y2)221A2BB8/9分析力学基础测验题答案1mx21m(x22lcosxl2cos22l2sin22)221A2AA1(mm)x2mlcosx1ml222212A2A2势能：VmgymglcosB22L1(mm)x21ml22mlcosxmglcos2212A22A2三列方程关于广义坐标x的方程AxL0ALx(mm)xmlcosA122AdLdtx(mm)xmlsin2mlcos12A22AdL)xL0(dtxAA(mm)xmlcosmlsin20A1222关于广义坐标φ的方程L1(mm)x21ml22mlcosxmglcos2212A22A2Lmlsinxmglsin2A2Lml2mlcosxA22dLdt