工程力学作业2010(1) 下载本文

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1-4 支座受力F,已知F=10kN,方向如图所示。求力F沿x、y轴及沿x'、y'轴分解的结果,并求力F在各轴上的投影。

1-5 计算图中F1 、F2、F3三个力分别在x、y、z轴上的投影。已知F1=2kN,F2=1kN,F3=3kN。

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1-7 试求图示的两个力对A点的矩之和。

1-9 钢缆AB中的张力 FT=10kN。写出该张力FT 对x、y、z轴的矩及该力对O点的矩(大小和方向)。

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1-13 作下列指定物体的示力图。物体重量除图上已注明者外,均略去不计。假设接触处都是光滑的。

A

B C

D

(注:a、b、c、d、e、f在原图上画出,g、h整体在原图上画出) (g) (h) (i)

梁AB: AC: 杆BC:

梁CD: BC: 轮C:

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2-4 三铰拱受铅直力F作用,如拱的重量不计,求A、B处支座反力。

2—9 AB、AC、AD三连杆支承一重物如图所示。已知FP=10kN,AB=4m,AC=3m,且ABEC在同一水平内,试求三连杆所受的力。

3—5 已知挡土墙自重FW=400kN,土压力F=320kN,水压力FP=176kN,求这些力向底面中心O简化的结果;如能简化为一合力,试求出合力作用线的位置。(图中长度单位为m)

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3—9 悬臂刚架受力如图。已知q=4kN/m,F1=4kN,F2=5kN。求固定端A的约束反力。

3—13 梁上起重起机吊重物FP =10kN,起重机重FQ =50kN,其作用线位于铅垂线EC上。不计梁重,求D处及B、A处的支座反力。(画脱离体图!)

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3—14 钢架ABC和梁CD,支承与荷载如图所示。已知F=5kN,q=200N/m,q0=300N/m,求支座A、B的反力。图中长度单位为m。

3-18 试用节点法求图示桁架杆件1的内力。

E C

G

F

D

B

A

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3-19 试用截面法计算图示桁架指定杆的内力。

3-26 攀登电线杆的脚套钩如图。设电线杆直径d=300mm,脚作用力F到电线杆中心的距离l=250mm。若套钩与电线杆之间摩擦因数fs=0.3。求工人操作时,为了安全,套钩A、B间的铅直距离b的最大值为多少。

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3-30 均质杆OC长4m,重500N;轮重300N,与杆OC及水平面接触处的摩擦因数分别为fAs=0.4,fBs=0.2。设滚动摩擦不计,求拉动圆轮所需的F的最小值。

4—3 一力系由四个力组成。已知F1=60N,F2=400N,F3=500N,F4=200N,试将该力系向A点简化(图中长度单位为mm)。

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4—9 悬臂刚架上作用着q=2kN/m的匀布荷载,以及作用线分别平行于AB、CD的集中力F1、F2。已知F1=5kN,F2=4kN,求固定端O处的约束力及力偶矩。

4-12 曲杆ABC用球铰A及连杆CI、DE、GH支承如图,其上作用两个力F1、F2。力F1与x轴平行,F2铅直向下。已知F1=300N,F2=600N。求所有的约束力。

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4—14 求下列面积的形心。图中长度单位是m。

7-1 试绘出下列各杆的轴力图。

7-4 求下列各杆的最大正应力。

(2)图(b)为阶梯形杆,AB段杆横截面积为80mm2,BC段杆横截面积为20mm2,CD段杆横截面积为120mm2;

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7-7 图示等直杆ABC,材料的容重为ρg,弹性模量为E,横截面积为A。求杆B截面的位移ΔB。

7-8 图示结构中,AB为刚性杆,AD为钢杆,面积A1=500mm2,弹性模量E1=200GPa;CG为铜杆,面积A2=1500mm2,弹性模量E2=100GPa;BE为木杆,面积A3=3000mm2,弹性模量E3=10GPa。当G点受力F=60kN作用时,求该点的竖直位移ΔG。

7-10 图示结构,CD杆为刚性杆,C端铰接于墙壁上,AB杆为钢杆,直径d=30mm,容许应力????170MPa,弹性模量E?2.0?105MPa。试求结构的容许荷载F。

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7-11 图示正方形砖柱,顶端受集中力F?16kN作用,柱边长为0.4m,砌筑在高为0.4m的正方形块石底脚上。已知砖的容重?1g?16kNm3,块石容重?2g?20kNm3。地基容许应力????0.08MPa。试设计正方形块石底脚的边长a。

8-1 试作下列各杆的扭矩图。

8-2 一直径d=60mm的圆杆,两端受外力偶矩T?2kN?m的作用而发生扭转。试求横截面上1,2,3点处的切应力和最大切应变。(G?80GPa)。

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8-8 传动轴的转速为n=500rpm,主动轮输入功率P1?500kW,从动轮2、3分别输出功率P2?200kW,P3?300kW。已知容许切应力????70MPa,切变模量G?80GPa,单位长度杆的容许扭转角????1?m。

(1)确定AB段的直径d1和BC段的直径d2。

(2)若AB和BC两段选用同一直径,试确定直径d。

8-9 一实心圆钢杆,直径d=100mm,受外力偶矩T1和T2作用。若杆的容许切应力

014rad,求T1和T2的值。已知切变模量???=80MPa,900mm长度内的容许扭转角???=0。G?8.0?104MPa。

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I-2 试求(a)、(b)两截面水平形心轴z的位置,并求影阴线部分面积对z轴的面积矩Sz。

I-3 试计算(b)截面对y,z轴的惯性矩和惯性积。

9-1 求下列各梁指定截面上的剪力和弯矩。

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9-2 写出下列各梁的剪力方程、弯矩方程,并作剪力图和弯矩图。

9-3 利用剪力、弯矩与荷载集度之间的关系作下列各梁的剪力图和弯矩图。

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10-4 求梁的最大拉应力?tmax和最大压应力?cmax,及梁指定截面a-a上指定点D处的正应力。

10-7 图示矩形截面悬臂梁,受集中力和集中力偶作用。试求Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ截面上A,B,C,D四点的正应力。

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10-8 图示矩形截面梁,已知q?1.5kN/m。试求梁的最大正应力和最大切应力。

10-11 一槽形截面悬臂梁,长6m,受q=5kN/m的均布荷载作用,求梁的最大切应力;并求距固定端为0.5m处的截面上,距梁顶面100mm处a?a线上的切应力。

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10-14 图示铸铁梁,若??t??30MPa,??c??60MPa,试校核此梁的强度。已知Iz?764×10?8m4。

10-15 一矩形截面简支梁,由圆柱形木料锯成。已知F=8kN,a=1.5m,????10MPa。试确定弯曲截面系数为最大时的矩形截面的高宽比h/b,以及锯成此梁所需要木料的最小直径d。

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11-2 用积分法求下列各梁指定截面处的转角和挠度。设EI为已知。

11-3 用叠加法求下列各梁指定截面上的转角和挠度。设弹性模量为E;图(c)梁的惯性矩为I。

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11-4 图示悬臂梁,容许应力????170MPa,容许挠度?w??

l,截面为两个槽钢组成,400试选择槽钢的型号。设E=200GPa(注:可把自由端的挠度近似作为最大挠度)。

12-1 各单元体上的应力如图所示。试用解析法求指定截面上的应力,再用图解法校核。

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12-3 各单元体上的应力如图所示。试用应力圆法求各单元体的主应力大小和方向,再用解析法校核,并绘出主应力单元体。

12-9 在图示工字钢梁的中性层上某点k处,沿与轴线成45°方向上贴有电阻片,测得正应变?45??26??,试求梁上的荷载F。设E=2.1×105MPa,??0.28。

o

12-11 用电阻应变仪测得受扭空心圆轴表面上某点处与母线成45°方向上的正应变

?45?200??。已知E=2.0×105MPa,,??0.3。试求力偶矩T的大小。

o

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12-17 两种应力状态如图(a)、(b)所示。

(1)试按第三强度理论分别计算其相当应力(设|σ|>|τ|);

(2)根据形状改变能密度的概念判断何者较易发生屈服?并用第四强度理论进行校核。

12-19 一简支钢板梁受荷载如图(a)所示,它的截面尺寸见图(b)。已知钢材的容许应力????170MPa,????100MPa,试校核梁内的正应力强度和切应力强度,并按第四强度理论对截面上的a点作强度校核。(注:通常在计算a点处的应力时近似地按a′点的位置计算)。

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13-4 图示悬臂梁,在长度方向中间截面前侧边的上、下两点A、B分别布置沿轴线方向的电阻片,当梁在F、M共同作用时,测得两点的应变值分别为?A、?B。设截面为正方形,边长为a,材料的弹性模量E、泊松比?为已知,试求F和M的大小。

13-7 图(a)和图(b)所示的混凝土坝,右边一侧受水压力作用。试求当混凝土不出现拉应力时,坝体底部所需的宽度b。设混凝土的材料容重?g?24kN3 (可取单位长度坝

m段计算) 。

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13-13 试大致作出图示各截面图形的截面核心。

13-16 圆轴受力如图所示。直径d=100mm,容许应力[σ]=170MPa。 (1)绘出A、B、C、D四点处单元体上的应力; (2)用第三强度理论对危险点进行强度校核。

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14-2 图示压杆的截面为矩形,h=60mm,b=40mm,杆长l=2.0m,材料为Q235钢,E=2.1×105MPa。两端约束示意图为:在正视图(a)的平面内相当于铰支;在俯视图(b)的平面内为弹性固定,采用μ=0.8。试求此杆的临界力Fcr。

14-4 图示结构中,两根杆的横截面均为50×50mm2正方形,材料的弹性模量E=70×103MPa,试用欧拉公式确定结构失稳时的荷载F值。

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14-10 图示托架中AB杆的直径d=40mm,两端可视为铰支,材料为Q235钢。比例极限σp=200MPa,弹性模量E=200GPa。若为中长杆,经验公式σcr=a-bλ中的常数a=304MPa,b=1.12MPa。(1) 试求托架的临界荷载Fcr。(2) 若已知工作荷载F=70kN,并要求AB杆的稳定安全因数nst=2,试问托架是否安全?

14-11 图示梁杆结构,材料均为Q235钢。AB梁为16号工字钢,BC杆为d?60mm的圆杆。已知弹性模量E=200GPa,比例极限σp=200MPa,屈服极限σs=235MPa,强度安全因数n=1.4, 稳定安全因数nst=3, 求容许荷载?F?。(a=304MPa,b=1.12MPa)

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