南工大材料力学作业答案.ppt

1、2-1，附录：问题解决，21尝试用截面法计算图示杆各截面的轴力，并画出轴力图。2-2、附录：练习题解答、解答：左图为轴向图，等截面直杆由钢筋ABC和铜杆CD在c处粘接而成，直杆各部分直径为d36 mm，应力如图所示。如果不考虑杆的自重，试求交流截面和交流截面杆的轴向变形之和。2-4，附录：解决问题，解决方案：以上半部分为研究对象，应力如图所示，24螺杆压缩装置如图所示。众所周知，工件上的压力为F4千牛。装置中的螺纹内径为d113.8mm毫米；固定螺栓内径d217.3毫米.两个螺栓由相同的材料制成，允许应力为53.0兆帕.试着检查每个螺栓的强度是否安全。因此，每个螺栓的强度都是安全的。2-5，附

2、录：解决问题，25现场施工中使用的起重机吊环由两个侧臂组成(图A)，A、B和C都是铰接的。每个侧臂由两个矩形截面杆组成(图二)。已知提升载荷FP为FP1200 kN，每根矩形钢筋的截面尺寸比b/h=0.3，材料的许用应力为78.5MPa，试设计矩形钢筋的截面尺寸b和h。解答：以图中所示的研究对象为例，q，2-6，附录：练习解答，26在图中所示的结构中，BC和AC为圆形截面的直杆，直径为d20毫米，材质为Q235钢，许用应力为157兆帕。试着找出结构的容许载荷。解决方案：以图3-4附录：问题解决34所示的研究对象为例，变截面轴的应力如图所示，图中的尺寸单位为mm，如果我们知道Me11765Nm，

3、Me21171Nm，材料的剪切模量G80.4 GPa，我们应该设法找到：(1)轴上的最大剪切应力并指出其作用位置；(2)轴的最大相对扭转角。解决方案：1 .画一个扭矩图，2。竖井中的最大剪应力(最大剪应力出现在BC段)，3。轴的最大相对扭转角，50，3-5，附录：练习解决方案，解决方案：1。35实心圆形轴承承受一个施加的扭转力偶，其力偶力矩Me=3 kNm，图中的尺寸单位为：1。轴横截面上的最大剪应力；2.轴横截面上半径为r15mm的部分承受的扭矩占整个横截面扭矩的百分比；3.移除r=15mm内的零件时，横截面上最大剪应力增加的百分比。60，2。(解决方案1)，3。横截面上剪应力增加的百分比是

4、，2。(解决方案2)，(44.5)，(3.37)，(3.59)，3-6，附录：问题解决方案，解决方案：对于AB轴，36同轴心轴AB和套筒CD在d都没有。轴的a端承受扭转耦合，如图所示。众所周知，轴的直径是d66毫米，轴套的外径是D80毫米，厚度是d6毫米；材料的允许剪切应力为60 MPa。试着找出结构能够承受的最大外耦合力矩。综上所述，该结构能承受的最大外耦合力矩为2.883kNm，3-9。附录：问题解决方案：根据问题的含义，圆轴上的扭矩为39。众所周知，圆轴的转速为n=300转/分，传动功率为331千瓦，材料为t=60兆帕，G=82兆帕。要求2m内的相对扭转角不超过1，并尽量找出轴的直径。根

5、据强度条件和刚度条件，综上所述，轴的直径为d=0.111m米，3-14，附录：问题解决，解决方案：1。分析钢板。根据所有铆钉受力相等的假设，应力分析如下：在314所示的铆接零件中，铆钉直径为d19 mm，钢板宽度为b127 mm，厚度为12.7mm铆钉的许用剪应力为t 137 Mpa，许用挤压应力为sc 314 MPa。钢板的许用拉应力为s 98 MPa，许用挤压应力为sc 196 Mpa。假设四个铆钉的剪切力相等。尝试找出此连接器的允许负载。抗压强度：抗拉强度：第一-一节：第二-二节：3-14，附录：问题解决，2。分析铆钉，在ri综上所述，FP=134.4kN，4-2，附录：问题解决，42计

6、算下列梁的指定截面上的剪力FQ和弯矩m。(c)，解：1确定约束力，从平衡方程得到，2求解指定截面的内力，11:c，22:33:44:4-3，附录：问题求解，43试建立各梁的剪力方程和弯矩方程，并画出剪力图和弯矩图。(b)，解：1确定约束力，由平衡方程求解，2剪切方程和弯矩方程求解，对于交流截面：对于交流截面：3绘制剪力图和弯矩图，11QL/8，7QL/8，9QL 2/16，QL 2，QL2，(c)，解：1确定约束力，从平衡方程得到，2剪切方程和弯矩方程，对于交流截面：对于交流截面： 3绘制剪力图和弯矩图，5、10、4-4，附录：解题，44微分关系的应用，试画，(c)、QL、QL、ql2、ql2

7、、3ql2/2、解法：1绘制剪力图和弯矩图，2确定剪力和弯矩的最大绝对值，4-4，附录：解题，44应用微分关系，试画图中的每根梁。(d)，A，B，解决方案：1确定结合力，并从平衡方程5QL/4、3QL/4、QL2/2、QL、25QL 2/32、2、3，(g)，解决方案：1确定结合力，2绘制剪切力图和弯曲力矩图，15、30、40、20、22.5、3确定剪切力，如果A端的弯曲力矩MA0为试确定梁上的荷载和梁的弯矩图。并指出梁的约束位置和约束类型。解决方案：1约束力由平衡方程确定，因此梁是一端用铰链支撑固定，另一端用铰链支撑滚动的悬臂梁。7.5、40/3、4-7，附录：解题，47试着说明刚架的内力图

8、。(b)，FP，FP，QL，FPA，FPA-ql2/2，5-2试着确定图形的质心主轴和质心主惯性矩。(b)，5-2，附录：问题解决，解决方案：1。确定质心坐标，2。确定质心主轴，3。确定质心主惯性矩，5-4悬臂梁的应力和截面尺寸如图所示。图中尺寸以毫米为单位。在梁的截面1-1上找出点A和点B处的法向应力。5-4，附录：问题解决，解决方案：1。在第1-1节切断，并调查右半部分(省略)的平衡，2。将中性轴确定为Z轴，3。找出A点和B点的法向应力，5-6，附录：问题解决，解决方案：1。确定约束力，3。找出A和b。尝试计算第1-1节中A点和b点的法向应力和剪应力。5-10丁字梁的荷载和截面尺寸如图所示

9、。铸铁的许用拉应力为30兆帕，许用压应力为160兆帕。已知横截面相对于质心轴z的惯性矩是Iz=763cm4和y1=52mm。试着检查横梁的强度。5-10，附录：问题解决，解决方案：1。确定约束力，3。检查横梁的强度，C和B是危险的部分，2。画出弯矩图(纵线略)，综上所述，梁是安全的。5-12，附录：问题解决，5-12如果许用正应力s=160兆帕，许用剪应力t=100兆帕，尽量选择工字钢的类型。解决方案：1 .确定约束力；2.绘制剪力图和弯矩图(纵线省略)。综上所述，选择20b号工字钢是为了满足需求。选择20b号工字梁；4.检查20b号工字钢的剪应力强度；3.根据正应力判断危险截面，选择工字钢类

10、型；P135，5-13，附录：问题解决；5-13 ABD梁由10号工字钢制成，在左端A处有固定铰链支撑，在B处使用。假定圆形截面杆的直径为d20毫米，梁和杆的许用应力为160 MPa，试求：结构的许用均布荷载集中q。解决方案：1 .确定约束力；2.绘制弯矩图(纵线省略)；3.根据梁的强度计算容许载荷；4.根据杆的强度计算允许载荷。总之，q=15.68 kN/m .6-2用积分法计算图示梁的挠度曲线时，试写出积分常数的约束条件和连续性条件。附录：练习解答，62，(c)，解答：1。确认约束，附录：练习解答，64，6-4带有中间铰链的梁的应力如图所示。试画出挠度曲线的一般形状，并说明有必要分几个部分

11、建立小挠度微分方程，有多少积分常数，确定积分常数的条件是什么？解决方案：1 .有必要用六个积分常数建立三段小挠度微分方程。2。确定约束条件，3。挠度曲线如图、6-6所示，试用叠加法计算以下梁中A截面的挠度和B截面的转角。在图中，q，l，EI等。是众所周知的。附录：问题解决方案，66，(a)，解决方案：1。将梁上的载荷转化为两种简单情况。2。根据挠度表，检查简单荷载的结果，采用叠加法分别叠加。图6-10显示了一端向外延伸的轴在飞轮的重量下变形。众所周知，飞轮的重量为W20 kN，轴的材料为E200 GPa，轴承B的允许转角为q=0.5。尝试设计轴的直径。附录：练习解决方案，610，解决方案：1检

12、查挠度表以确定B处的转角，2从刚度条件中获取，附录：练习解决方案，611，6-11。承受均布荷载的简支梁由两根垂直放置的普通槽钢组成。给定q10 kN/m，l=4 m，材料s=100 MPa，允许挠度w=ll 000，E=200 GPa。试着确定槽钢的型号。解决方案：1 .根据强度条件，2。根据刚度条件，查挠度表，综上所述，选用22a号槽钢，附录：问题解决，1217，12-17，试说明连续梁的内力图。EI是一个常数。解决方案：1 .梁在某一时刻是超静定的，在C处的冗余约束被释放，并且它变成悬伸梁。变形协调方程为，3。物理关系(C处的位移由叠加法确定)。替换变形兼容性方程以获得：确定甲、乙结合力

13、的平衡方程。附录：问题解决方案，1217，5。最后，制作梁的剪力图和弯矩图。7-1木质构件中微元的应力如图所示，其中所示的角度为木纹方向与垂直方向的夹角。试着找到：1 .平面内平行于木纹方向的剪应力；2.垂直于木纹方向的法向应力。附录：问题解决方案，解决方案：从问题的含义可知：根据平面在任意方向的应力公式，71 (a)、(a)、7-1木构件中的微元应力如图所示，其中显示的角度为木纹方向与垂直方向的夹角。试着找到：1 .平面内平行于木纹方向的剪应力；2.垂直于木纹方向的正应力。附录：问题解决方案，解决方案：从问题的含义中得知，从任何方向平面的应力公式中获得，71 (a)、(b)、(c)，72，附

14、录：问题解决方案，72层压板构件中微元件的应力如图所示，各层以如图所示的连接方向粘合在一起。如果粘合层的剪切应力已知，则不应超过1MPa。尝试分析是否满足这个要求，并在它旁边画一个应力圈。解答：从问题的含义可知：它是从平面在任何方向的应力公式中得到的，因此它不满足剪应力的强度要求。(2，0.5)，应力圆如左图所示，(-1，0.5)，7-7已知矩形截面梁某一截面上的剪力FQ=120(k)N和弯矩。试着找出点1、2和3处的主应力和最大剪应力。77，附录：问题解决方案，解决方案：分别画出各点的应力状态，1点：2点：7-7已知剪力FQ=120千牛顿，弯矩M(提示：)，解决方法：此时取应力状态、x，所以

15、方向平面为主平面，对应的应力为主应力。同步，获得，85，附录：练习解决方案，解决方案：1。这个部件是钢制的。组件是铸铁，813。附录：练习解答，解答：1。主要应力为：如果规定的安全系数为1.8，尽量根据最大剪应力理论设计锅炉壁厚。根据最大剪应力理论，得出壁厚设计公式，93，附录：问题解决，解答：1。内力图如图9-3所示。在悬臂梁中，集中力FP1和FP2分别作用在垂直对称面和水平对称面上，并垂直于梁的轴线，如图所示。给定FP1=1.6 kN，FP2=800 N，l=1 m，容许应力s=160 MPa。尝试在以下两种情况下确定梁的横截面尺寸：1 .横截面为矩形，h2b；2.横截面是圆形的。截面a是梁的危险截面。Mz=my=m=1.6kn.m. 2。矩形截面梁的最大正应力为Mz，My，危险点为B和d，危险点为E和f，3。圆形截面梁的最大法向应力，93。附录：问题求解，9-4回转起重机由工字梁AB和拉杆BC组成，A、B、C可简化为铰链约束。提升载荷FP=22 kN，与a点的距离为l/2，其中l=2m。已知S=100 MPa。试着选择工字梁的数量。94，附录：问题解决，其中计划生育行为是一个危险的部分。解决方案：1 .分析AB梁的应力，应力如图所示。2。将外力分解为轴向拉伸、压缩和弯曲应力变形形