工程力学课后习题答案静力学基本概念与物体的受力分析答案(3)

2019-08-31 09:37

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对整体进行受力分析,由:

?X?0,FAx?W2cos?0,FAy?W2sin??0 FAx?W2cos 22?W1?0 FAy???Y?2W1?W2W122

4.3 试求图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:

FAxFAxFByFAyFByFAy

FAxFAyMFAxFBAFAy

(a)受力如图所示

?X?0,F?0.8cos30?0 ?M?0,0.1?1?0.8?0.15?0.2F?AxABy?0?Y?0,FAy?FBy?1?0.8sin30?0

?FAx?0.43KN,FBy?1.1KN,FAy?0.3KN

(b)受力如图所示

?X?0,F?0.4?0

?M?0,0.8?2?0.5?1.6?0.4?0.7?2FAxABy?0?Y?0,FAy?FBy?2?0.5?0

FAx??0.4KN,FBy?0.26KN,FAy?0.24KN

(c)受力如图所示

?X?0,F?Y?0,FAx?FBsin30?0 ?M??A?0,3?8?3FBcos30?0

?Ay?FBcos30?4?0

FAx?2.12KN,FBy?4.23KN,FAy?0.3KN

(d)受力如图所示 q?x??13?3?x? ?X?0,FAx?0

?0,MA??Y?0,FAy??30q?x?dx??03?3?x?dx?1.5KN?MA 11

31?30xq?x?dx?0

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MA??3013x?3?x?dx??1.5KN?m

4.4 露天厂房立柱的底部是杯形基础。立柱底部用混凝土砂浆与杯形基础固连在一起。已知吊车梁传来的铅垂载荷为F=60 kN,风压集度q=2kN/m,又立柱自重G=40kN,长度a=0.5m,h=10m,试求立柱底部的约束力。

解:立柱底部A处的受力如图所示,取截面A以上的立柱为研究对象

?X?Y?M?0,FAx?qh?0

FAx??qh??20KN

?0,FAy?G?F?0

FAy?G?F?100KN

MA?0,MA??qxdx?Fa?0

0Ah?12qh?Fa?130KN?m

FAy2 =4.5 图示三铰拱在左半部分受到均布力q作用,A,B,C三点都是铰链。已知每个半拱重

W?300kN,a?16m,e?4m,q=10kN/m求支座A,B的约束力。

q解:设A,B处的受力如图所示, 整体分析,由:

12?MA?0,2aFBy?qa?Wa?W?2a?e??02eaACeFBy?415KN

WaaWB?Y?M?XFBx?0,FAy?FBy?2W?qa?0 FAy?1785KN ?0,aFBy?FBxa?W?a?e??0 FBx??191KN

FAxFAy取BC部分为研究对象

CFBy再以整体为研究对象

?0,FAx?191KN

4.6 图示汽车台秤简图,BCF为整体台面,杠杆AB可绕轴O转动,B,C,D均为铰链,杠杆处于水平位置。求平衡时砝码重W1与汽车重W2的关系。

4.7 图示构架中,物体重W=1200N,由细绳跨过滑轮E而水平系于墙上,尺寸如图,求支承A和B处的约束力及杆BC的内力FBC。

解: (1)取系统整体为研究对象,画出受力如图所示。 显然,F?W, 列平衡方程:

FBy?10.5kN

?M?FxA?FBy?F?(1.5 ?mr(F)?0, 4 m?W)?(2? rm?,)0?0, FAx?F?0,FAx?F?W?12 kN

?Fy?0, FAy?W?FBy?0,FAy?W?FBy?1.5 kN

12

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FAyFAxFFByFAyFDyFBCFAxW FDxFBy ??FBc

(2)为了求得BC杆受力,以ADB杆为研究对象,画出受力图所示。 列平衡方程?MD(F)?0,?FAy?2 m?FBy?2 m?1.5FBC2?1.522?FBC?2 m?0

解得 FBC??15kN解得负值,说明二力杆BC杆受压。 4.8 活动梯子置于光滑水平面上,并在铅垂面内,梯子两部分AC和AB各重为Q,置心在中点,彼次用铰链A和绳子DE连接。一人重为P立于F处,试求绳子

DE的拉力和B,C两点的约束力。 解:先研究整体如(a)图所示

?M

C?0,Facos??FNB2Lcos??0 再研究AB部分,受力如(b)图所示?MA?0,FTh?FNBLcos??0 解得FNB?Fa2L,FT?Facos?2h

4.9刚架ACB和刚架CD凹通过铰链C连接。并与地面通过铰链.A,B,D连接.如图所示,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)显然D处受力为0对ACB进行受力分析,

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受力如图所示:?X?0,FAx?100?0

FAx??100KN FAy??80KN

?Y?0,F?FBy?4q? 0Ay?MA?0,6FBy?600?12q?0 FBy?120KN

(b)?X?0,FAx?F?50KN 取CD为研究对象

12?MC?0,3FDy??10?3?0 FDy?15KN

2取整体为研究对象

FBy??10KN

?MA?0,6FBy?9FDy?3F?7.?5 31?0??Y?0,FAy?FBy?FDy?3q?0 FAy?25KN

FCyqM4.10 由AC和CD构成的组合梁通过铰链C连接,其支座和载荷如图所示。已知

q?10kN/m,力偶矩M?40kN·m,不

?FCy?2q?0

FCx计梁重。求支座A、B、D和铰链C处所受的约束力。

解:先研究CD梁,如右图所示

FND?X?0,F?0?Y?0,F?M?0,?4F?2q?3?MCxDCyND?0

解得

FND?15KN,FCx?0,FCy?5KN

再研究ABC梁,如图(b)

?X?0,F?F?0 ?Y?M?0,?2F?2q?1?2FAxBAy'Cx?0,F?FNB?2q?FCy? 0Ay?0

FEx' 'Cy解得FNB?40KN,FAx?0,FAy??15KN

4.11 承重框架如图4.11所示,A、D、E均为铰链,各杆件和滑轮的重量不计。试求A、D、E点的约束力。 解:去整体为研究对象,受力如图所示

FEy?MA?0,200FEx?250F?0

?FEx??250KN

?X?0,FAx??FEx?250K NFAx取ED为研究对象,受力如图所示 FAy 14

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?X?0,F?F?Y?0,F?F?M?0,200FDxEyDEx?F?0 ?0

?300FEy?150F

2003N

FExDyExFEyFFDxFDy?FEy??2003N,FDx?450N,FDy?再去整体为研究对象

?Y?0,FEy?FAy?0 FAy?2003N

4.12 三角形平板A点铰链支座,销钉C固结在杆DE上,并与滑道光滑接触。已知F?100 N,各杆件重量略去不计,试求铰链支座A和D的约束反力。

解:取ABC为研究对象

FE80FCFAx?X?0,FAx??0,FAy?A3545FC?F?0FC?0?Y120?MFAy?0,200FC?140F140FAxF

Dx160FAyF Dy?FAx??58N,FAy?56N

?0,20F0Ax?8F0?2F0D0x?1F 60Ay取整体为研究对象 ?Y?0,FAy?FDy?0

?ME?FDx?62.8N,FDy??56N

4.13 两物块A和B重叠地放在粗糙水平面上,物块A的顶上作用一斜力F,已知A重100N,B重200N;A与B之间及物块B与粗糙水平面间的摩擦因数均为f=0.2。问当F=60N,是物块A相对物块B滑动呢?还是物块A,B一起相对地面滑动? 解:A与B一起作为研究对象,则与地面摩擦力为F地?60N A与B之间的摩擦力为FAB?20N F力在水平与竖直方向分解

FAx?Fsin30?30N FAy?Fcos30???30N 3由于FAB?FAx?F地 所以是A与B相对滑动

4.14 物块A,B分别重WA?1kN,A,B以及A与地面间的摩擦因数均为fs=0.2,WB?0.5kN,

A,B通过滑轮C用一绳连接,滑轮处摩擦不计。今在物块A上作用一水平力F,求能拉动

物块A时该力的最小值。

解:A与B之间的摩擦力为:FAB?fsWB?0.1KN

KN A与地面之间的摩擦力为:F地?fs?WA?WB??0.3KN F?F地?FAB?0.44.15 重量为W的轮子放在水平面上,并与垂直墙壁接触。已知接触面的摩擦因数为fs,求

15


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