工程力学习题答案

2019-08-30 14:11

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=200 N,试求支座A和E的约束力。 F 4 F

B B C FD

6 8 D E E D 3 3 A FA F’D 4 FA F

F’D 6

D A FE

解:(1) 取DE为研究对象,DE为二力杆;FD = FE

(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: 2-7 在四连杆机构ABCD的铰链B和C上分别作用有力F1和F2,机构在图示位置平衡。试求平衡时力F1和F2的大小之间的关系。 A D B oC 45o 90 F1 30 oFBC60o F2 B FAB FBC

FAB

F1

45 oF1 解:(1)取铰链B为研究对象,AB、BC均为二力杆,画受力图和封闭力三角形;

FBC?2F1

(2) 取铰链C为研究对象,BC、CD均为二力杆,画受力图和封闭力三角形;

FCB C F2 FCD

FCB FCD

oF2

FCB?F2cos30?32F2

由前二式可得:

FBC?FCB 2F1??F1?6432F2

F2?0.61F2 or F2?1.63F13-1 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

(a)

(b)

(c)

M M M θ 解:(a) 受力分析,画受力图;A、B处的约束力组成一个力偶;

列平衡方程:

FA M l/2 FB

M Ml?M?0 FB?l?M?0 FB?Mll/3

FA FB

?FA?FB?(b) 受力分析,画受力图;A、B处的约束力组成一个力偶; 列平衡方程:

?M?0 FB?l?M?0 FB?MlMl

?FA?FB? (c) 受力分析,画受力图;A、B处的约束力组成一个力偶;

列平衡方程:

FA M θ FB

?M?0 FB?l?cos??M?0 FB?Mlcos?Mlcos?

?FA?FB?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。 3a

A Ma B B a FB B C FC

FA A MF’B a

解:(1) 取BC为研究对象,受力分析,BC为二力杆,画受力图;

FB?FC

(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;

?M?0 22FB??3a?a??M?0 FB?''M22a?0.354Ma

?FA?FC?0.354Ma3-5 四连杆机构在图示位置平衡。已知OA=60cm,BC=40cm,作用BC上的力偶的力偶矩大

小为M2=1N.m,试求作用在OA上力偶的力偶矩大小M1和AB所受的力FAB所受的力。

各杆重量不计。 M1

解:(1) 研究BC杆,受力分析,画受力图:

列平衡方程:

C 30o B

B 30 oM2 FC C M2 FB

?MFB??0 FB?BCsin30?M2?0M2BCsin30oo?10.4?sin30o ?5 N2 A C 0.7 0.8 0.8 B D 0.5 0.4 (2) 研究AB(二力杆),受力如图:

可知: M1 F?F?FB?5 N 'A'B0.4 F’A B F’B FA (b) q =2 A M=3 C 1 2 B 30o (3) 研究OA杆,受力分析,画受力图: 列平衡方程: FO ?M?0 ?FA?OA?M1?0(c)

q=20 C 0.8 ? M1?FA?OA?5?0.6?3 NmM=8 A 0.8 0.8 20 B 0.8

4-1 试求题4-1图所示各梁支座的约束力。设力的单位为kN, 力偶矩的单位为kN?m,长度单位为m,分布载荷集度为kN/m。 (提示:计算非均布载荷的投影和与力矩和时需应用积分)。

解:

(b):(1) 整体受力分析,画出受力图(平面任意力系);

FAx A C FA y 0.8 0.7 0.8 D (e)

y 2 B D 0.5 FB 0.4 0.4 x

(2) 选坐标系Axy,列出平衡方程;

?F?Mx?0: ?FAx?0.4?0 FAx?0.4 kNA

(F)?0: ?2?0.8?0.5?1.6?0.4?0.7?FB?2?0 FB?0.26 kN

?F约束力的方向如图所示。

y?0: FAy?2?0.5?FB?0 FAy?1.24 kN

(c):(1) 研究AB杆,受力分析,画出受力图(平面任意力系);

(2) 选坐标系Axy,列出平衡方程;

A FAx FA y 1 y M=3 C q =2 2?dx B x

dx 2 x 30o FB ?MB(F)?0: ?FAy?3?3??202?dx?x?0

FAy?0.33 kN?Fy?0: FAy??202?dx?FBcos30?0o

FB?4.24 kN?F约束力的方向如图所示。

x?0: FAx?FBsin30?0o FAx?2.12 kN

(e):(1) 研究CABD杆,受力分析,画出受力图(平面任意力系);

q=20 C dx 20?dx y FAx A x FA y M=8 20 B D FB 0.8 x

0.8 0.8 0.8 (2) 选坐标系Axy,列出平衡方程;

?F?MA(F)?0: ?0.80x?0: FAx?0

20?dx?x?8?FB?1.6?20?2.4?0

FB?21 kN?Fy?0: ??0.8020?dx?FAy?FB?20?0

FAy?15 kN约束力的方向如图所示。

4-17 刚架ABC和刚架CD通过铰链C连接,并与地面通过铰链A、B、D连接,如题4-17图

所示,载荷如图,试求刚架的支座约束力(尺寸单位为m,力的单位为 kN,载荷集度单

位为 kN/m)。 解:

(a):(1) 研究CD杆,它是二力杆,又根据D点的约束性质,可知:FC=FD=0;

(2) 研究整体,受力分析,画出受力图(平面任意力系);

FAx FA y 1 4 q=10

F=100 3 q=10 C 3 C 3 F=50

3 A 1 4 B 1 3 D A 6 B 3 D (a)

(b)

y F=100 qdx q=10 x dx 3 C 3 A x B 1 D FB 3 (3) 选坐标系Axy,列出平衡方程;

?F?x?0: ?FAx?100?0 FAx?100 kNMA(F)?0: ?100?6?

?51q?dx?x?FB?6?0

FB?120 kN?约束力的方向如图所示。

Fy?0: ?FAy??51q?dx?FB?0

FAy?80 kN(b):(1) 研究CD杆,受力分析,画出受力图(平面任意力系);

3 q=10 C FCx qdx F=50

3 FC y x dx D FD (2) 选C点为矩心,列出平衡方程;


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