工程力学(静力学与材料力学)答案

[键入文字]PAGEPAGE9工程力学静力学与材料力学(单辉祖谢传锋著)高等教育出版社课后答案BAOW(aBAOW(a)BAOWF(b)OW(c)AAAOW(d)BAOW(e)BFBFBFABOW(a)BAOWF(b)FAFBAOW(c)FAFOAOW(d)FBFAAOW(e)BFBFA1-2试画出以下各题中AB杆的受力图。AAWCB(c)D(a)AWCEB(b)AWCDBAABF(d)CABW(e)C(a(a)FDFBFEDAWCEB(b)AWCDBFDFBFA(c)AWCBFBFAAABW(e)CFBFAABF(d)CFBFA1-3试画出以下各题中AB梁的受力图。AAWCB(a)WABCD(c)ABFqD(b)CCCABFWDA’D’B’(d)ABFq(e)AWAWCB(a)FBFAABFqD(b)FCFDWABC(c)FCFBCCABFWD(d)FBFAFDABFq(e)FBxFByFA1-4试画出以下各题中指定物体的受力图。(a)拱ABCD；(b)半拱AB部分；(c)踏板AB；(d)杠杆AB；(e)方板ABCD；(f)节点B。AABF(a)DCWAF(b)DB(c)FABDD’ABF(d)CDWABCD(e)WABC(f)解：AABF(a)DCWFAxFAyFDAF(b)CBFBFA(c)FABDFBFDAABF(d)CFBFCWABCD(e)FBFAWB(f)FABFBC1-5试画出以下各题中指定物体的受力图。(a)结点A，结点B；(b)圆柱A和B及整体；(c)半拱AB，半拱BC及整体；(d)杠杆AB，切刀CEF及整体；(e)秤杆AB，秤盘架BCD及整体。ABABPP(b)ABW(a)FFDABCEF(d)((c)BCW1W2FAWWABCC’DOG(e)FAT解：(a)FATABFABFBAFBTWFABFABFFA(b)FFCAPCFBBPCF’CFAABPPFBFN(c)BBCW1W2FAFCxFCyFAxFAyBW1FAFAxFAyFBxFByBCW2FCxFCyF’BxF’ByFAFABCFCFBDCEFFEF’CFFFDABCEFFEFFFBBCBCDGFBFCWWABCC’DOGFOyFOxFC’AABOWFBFOyFOx2-2杆AC、BC在C处铰接，另一端均与墙面铰接，如图所示，F1和F2作用在销钉C上，F1=445N，F2=535N，不计杆重，试求两杆所受的力。C cC cABF2F14330o解：(1)取节点C为研究对象，画受力图，注意AC、BC都为二力杆，FFACFBCC cF2F1xy(2)列平衡方程：AC与BC两杆均受拉。2-6如图所示结构由两弯杆ABC和DE构成。构件重量不计，图中的长度单位为cm。已知F=200N，试求支座A和E的约束力。EEDCABF6486解：(1)取DE为研究对象，DE为二力杆；FD=FEEEDFEFD(2)取ABC为研究对象，受力分析并画受力图；画封闭的力三角形：FFFAF’DBDAFF’DFA3433-1已知梁AB上作用一力偶，力偶矩为M，梁长为l，梁重不计。求在图a，b，c三种情况下，支座A和B的约束力l/l/3ABl(b)Ml/2ABl(a)Mθθl/2ABl(c)M解：(a)受力分析，画受力图；A、B处的约束力组成一个力偶；ll/2ABlMFAFB列平衡方程：(b)受力分析，画受力图；A、B处的约束力组成一个力偶；ll/3ABlMFAFB列平衡方程：(c)受力分析，画受力图；A、B处的约束力组成一个力偶；ll/2ABlMFBFAθ列平衡方程：3-2在题图所示结构中二曲杆自重不计，曲杆AB上作用有主动力偶，其力偶矩为M，试求A和C点处的约束力。CCABa3M2aa解：(1)取BC为研究对象，受力分析，BC为二力杆，画受力图；BBFBFCC(2)取AB为研究对象，受力分析，A、B的约束力组成一个力偶，画受力图；AABF’BFAM2ABCD0.80.80.40.5ABCD0.80.80.40.50.40.72(b)ABC12q=2(c)M=330oABCD0.80.80.8200.8M=8q=20(e)解：(b)：(1)整体受力分析，画出受力图(平面任意力系)；AABCD0.80.80.40.50.40.72FBFAxFAyyx(2)选坐标系Axy，列出平衡方程；约束力的方向如图所示。ABC1ABC12q=2M=330oFBFAxFAyyxdx2dxx(2)选坐标系Axy，列出平衡方程；约束力的方向如图所示。(e)：(1)研究CABD杆，受力分析，画出受力图(平面任意力系)；AABCD0.80.80.8200.8M=8q=20FBFAxFAyyx20dxxdx(2)选坐标系Axy，列出平衡方程；约束力的方向如图所示。4-5AB梁一端砌在墙内，在自由端装有滑轮用以匀速吊起重物D，设重物的重量为G，又AB长为b，斜绳与铅垂线成角，求固定端的约束力。AABCDbABCABCGbFAxFAyyxMAG(2)选坐标系Bxy，列出平衡方程；约束力的方向如图所示。ABCDaMqaaa4-16由AC和CD构成的复合梁通过铰链C连接，它的支承和受力如题4-16图所示。已知均布载荷集度q=10kN/m，力偶M=40kNm，a=2mABCDaMqaaaCDMqCDMqaaFCFDxdxqdxyx(2)选坐标系Cxy，列出平衡方程；(3)研究ABC杆，受力分析，画出受力图(平面平行力系)；yyxABCaqaF’CFAFBxdxqdx(4)选坐标系Bxy，列出平衡方程；约束力的方向如图所示。8-1试求图示各杆的轴力，并指出轴力的最大值。F2F2(b)FF(a)(d)2k(d)2kN1kN2kN(c)2kN3kN3kN解：(a)(1)用截面法求内力，取1-1、2-2截面；FFF1122(2)取1-1截面的左段；FFFN111(3)取2-2截面的右段；222FN2(4)轴力最大值：(b)(1)求固定端的约束反力；FF2FR2121(2)取1-1截面的左段；FF11FN1(3)取2-2截面的右段；FFR22FN2(4)轴力最大值：(c)(1)用截面法求内力，取1-1、2-2、3-3截面；2k2kN2kN3kN3kN223311(2)取1-1截面的左段；2k2kN11FN1(3)取2-2截面的左段；2k2kN3kN2211FN2(4)取3-3截面的右段；3k3kN33FN3(5)轴力最大值：(d)(1)用截面法求内力，取1-1、2-2截面；2k2kN1kN1122(2)取1-1截面的右段；2k2kN1kN11FN1(2)取2-2截面的右段；1k1kN22FN2(5)轴力最大值：8-2试画出8-1所示各杆的轴力图。解：(a)FFFNx(+)FFFFNx(+)(-)FFNFNx(+)(-)3kN1kN2kNFNFNx(+)(-)1kN1kN8-14图示桁架，杆1与杆2的横截面均为圆形，直径分别为d1=30mm与d2=20mm，两杆材料相同，许用应力[σ]=160MPa。该桁架在节点A处承受铅直方向的载荷FFABC30045012解：(1)对节点A受力分析，求出AB和AC两杆所受的力；FFAyx300450FACFAB(2)列平衡方程解得：(2)分别对两杆进行强度计算；所以桁架的强度足够。8-15图示桁架，杆1为圆截面钢杆，杆2为方截面木杆，在节点A处承受铅直方向的载荷F作用，试确定钢杆的直径d与木杆截面的边宽b。已知载荷F=50kN，钢的许用应力[σS]=160MPa，木的许用应力[σW]=10MPa。FFABCl45012FABC30045012FFABC30045012FABC30045012AAyx450FACFABFFABFACF(2)运用强度条件，分别对两杆进行强度计算；所以可以确定钢杆的直径为20mm，木杆的边宽为8-16题8-14所述桁架，试定载荷F的许用值[F]。解：(1)由8-14得到AB、AC两杆所受的力与载荷F的关系；(2)运用强度条件，分别对两杆进行强度计算；取[F]=97.1kN。8-31图示木榫接头，F=50kN，试求接头的剪切与挤压应力。FFF10010010040FF100解：(1)剪切实用计算公式：(2)挤压实用计算公式：8-32图示摇臂，承受载荷F1与F2作用，试确定轴销B的直径d。已知载荷F1=50kN，F2=35.4kN，许用切应力[τ]=100MPa，许用挤压应力[σbs]=240MPa。45450450BACF1F28040DDFBD-Dd6610解：(1)对摇臂ABC进行受力分析，由三力平衡汇交定理可求固定铰支座B的约束反力；(2)考虑轴销B的剪切强度；考虑轴销B的挤压强度；(3)综合轴销的剪切和挤压强度，取9-1试求图示各轴的扭矩，并指出最大扭矩值。M2M2(b)aaMM(a)aa1kNm(d)1kNm(d)3003003002kNm3kNm2kNm(c)5005005001kNm1kNm2kNm解：(a)(1)用截面法求内力，取1-1、2-2截面；MMM1122(2)取1-1截面的左段；xxM11T1(3)取2-2截面的右段；222T2x(4)最大扭矩值：(b)(1)求固定端的约束反力；11MAx122M2(2)取1-1截面的左段；11MAx1T1(3)取2-2截面的右段；xx22MT2(4)最大扭矩值：注：本题如果取1-1、2-2截面的右段，则可以不求约束力。(c)(1)用截面法求内力，取1-1、2-2、3-3截面；2kNm2kNm1kNm1kNm2kNm112233(2)取1-1截面的左段；2kNm2kNm11xT1(3)取2-2截面的左段；2kNm2kNm1kNm22xT2(4)取3-3截面的右段；22kNm33xT3(5)最大扭矩值：(d)(1)用截面法求内力，取1-1、2-2、3-3截面；1kNm1kNm2kNm3kNm223311(2)取1-1截面的左段；1kNm1kNm11xT1(3)取2-2截面的左段；1kNm1kNm2kNm2211xT2(4)取3-3截面的左段；1kNm1kNm2kNm3kNm223311xT3(5)最大扭矩值：9-2试画题9-1所示各轴的扭矩图。MTMTx(+)MTMTx(+)(-)M(c)TTx(+)2kNm2kNm1kNm(d)TTx(-)3kNm1kNm9-8图示空心圆截面轴，外径D=40mm，内径d=20mm，扭矩T=1kNm，试计算A点处(ρA=15AAρA解：(1)计算横截面的极惯性矩；(2)计算扭转切应力；9-18题9-16所述轴，若扭力偶矩M=1kNm，许用切应力[τ]=80MPa，单位长度的许用扭转角[θ]=0.50/m，切变模量G=80GPa，试确定轴径。解：(1)考虑轴的强度条件；(2)考虑轴的刚度条件；(3)综合轴的强度和刚度条件，确定轴的直径；10-1试计算图示各梁指定截面（标有细线者）的剪力与弯矩。ACACBl/2l/2(a)FAMe(b)BCl/2l/2aBaBCAb(c)FqACBl/2l/2(d)FAFFAFSA+M(1)取A+截面左段研究，其受力如图；由平衡关系求内力(2)求C截面内力；取C截面左段研究，其受力如图；CCFFSCMC由平衡关系求内力(3)求B-截面内力截开B-截面，研究左段，其受力如图；AACBFFSBMB由平衡关系求内力(b)(1)求A、B处约束反力RRAAMeBCRB(2)求A+截面内力；取A+截面左段研究，其受力如图；AAMeRAFSAMAMeCRAFSAMeCRAFSCMC取C截面左段研究，其受力如图；(4)求B截面内力；取B截面右段研究，其受力如图；BBRBFSBMB(c)(1)求A、B处约束反力RRABCAFRB(2)求A+截面内力；取A+截面左段研究，其受力如图；AARAFSA+M(3)求C-截面内力；取C-截面左段研究，其受力如图；RRAACFSC-MC-(4)求C+截面内力；取C+截面右段研究，其受力如图；BBCRBFSC+MC+(5)求B-截面内力；取B-截面右段研究，其受力如图；BBRBFSB-M(d)(1)求A+截面内力取A+截面右段研究，其受力如图；qqACBFSA+MA+(3)求C-截面内力；取C-截面右段研究，其受力如图；qqCBFSC-MC-(4)求C+截面内力；取C+截面右段研究，其受力如图；qqCBFSC+MC+(5)求B-截面内力；取B-截面右段研究，其受力如图；BBFSB-MqAqABl(d)ql/4l/l/2BCA(c)Fl/2解：(c)BCABCAFRARCx2x1(2)列剪力方程与弯矩方程(3)画剪力图与弯矩图xxFSF（+）（-）FMMFl/2（-）x(d)qqABxql/4列剪力方程与弯矩方程(2)画剪力图与弯矩图qlql/4xFS3ql/4(-)(+)(+)(+)xM(-)ql2/4ql2/3211-6图示悬臂梁，横截面为矩形，承受载荷F1与F2作用，且F1=2F2=5kN，试计算梁内的最大弯曲正应力，及该应力所在截面上K40401mF1Cy1mF280Kz30解：(1)画梁的弯矩