2014工程力学学士学位考试复习题(3)

2018-11-17 18:49

3、某物体的O点作用有空间汇交力系:F1?400N,F2?200N,F3?100N,

?1?30?,?2?60?如图所示。用解析法计算其合力。

解:根据合力投影定理,合力在坐标轴上的投影为 FRx?Fs1?F3?24.64N 1co? FRy?F2co?s2?100N

FRz?F?1?F2sin?2?37.32N 1sin合力的大小为和方向为(如图所示): FR?FR2x?FR2y?FR2z?45.82 ,

FRz?35.5?, FRFRy ??arctan?22.1?

FRx??arccos

4.组合梁由AC和CE用铰链联接而成,结构的尺寸和载荷

如图所示,已知F=5kN,q=4kN/m,M=10kN·m,试求梁的支座反力。

解:

然后,取梁的AC段为研究对象,受力如图所示,列平衡方程

5.组合梁(不计自重)由AC和CD铰接而成。已知:F?20kN,均布载荷

q?10kN/m,M?20kN?m,a?1m,试求插入端A及滚动支座B的约束力。

解:分析CD杆

?M?F??0:

CFBsin600?a?qaa?Fcos300?2a?02 FB?45.77kN

F整体分析:?x?0?000F?Fcos60?Fsin30?0 AxB:

F ?Ay:

FAy?FBsin600?2qa?Fcos300?0

?M?F??0:

MA?M?2qa?2a?FBsin600?3a?Fcos300?4a?0

解得:

FAx?32.98kN,FAy??2.32kN

6、结构如图,C处为铰链,自重不计。已知:P=100KN,q=20KN/m,M=50KN·m。试求A、B两支座的反力。

1.解:先取BC杆,

Σmc=0, 3YB-1.5P=0,

YB=50KN

再取整体

ΣX=0, XA+XB=0 ΣY=0, YA+YB-P-2q=0 ΣmA=0, 5YB-3XB-3.5P-

1q·22+M=0 2解得:XA=30KN, YA=90KN XB=-30KN

7. 矩形截面梁b×h=50×100mm受力及截面尺寸如图6。容许正应力[σ]=170MPa,容许剪应力[τ]=70MPa。试校核梁的强度。

解:

M图(kN·m)

Q图(kN·m)

单位:mm

8. 图示结构,杆1和杆2的弹性模量均为E,横截面面积均为A,梁BC是刚体,荷载F=20KN,许用拉应力??t?=160MPa,许用压应力??c?=110MPa,试确定各杆的横截面面积。

解:(1)静力平衡方程

?MO?0, FN1?FN2?2F

(2)变形协调方程

?l1??l2,FN1?FN2 (3)解得FN1?FN2=F (4)?1?FN1F???c?,?2?N2???t? A1A2取A1、A2中的较大者182mm2

9. 等截面工字形梁受力和尺寸如图16所示。已知梁材料的容许正应力

????120MPa,容许剪应力????60MPa,P=80kN,不考虑梁的自重。试:(1)

校核的正应力强度。 (2)校核的剪应力强度。(3)采用第三强度理论校核梁B的右截面腹板上、腹板与翼板的交接处a点的强度。

解:(1)外力分析,荷载与轴线垂直,发生弯曲变形。截面水平对称轴为中性轴z轴。求截面的几何性质

Iz?11?0.120?0.1803??(0.120?0.015)?0.1203?4.32?10?5m41212

Sz?,max?120?30?75?60?15?30?297000mm3?2.97?10?4m3?Sa?120?30?75=27000mm3?2.7?10?4m3

(2)内力分析,内力图如图所示。

B支座的右截面的弯矩值最大,为正应力强度危险面;AB段横截面的剪力最大,为剪应力强度危险面;B支座的右截面的弯矩值、剪力都最大,

为第三强度理论的危险面

MB???0.7?80??56(kN?m),VB??80kN=VAB(3) 应力分析,判危险点:

B支座的右截面的上下边缘点都是正应力强度的危险点;AB段中性层上各点是剪应力强度的危险点。B支座的右截面的a点既有正应力又有剪应力处于复杂应力状态。

(4)对梁进行正应力校核

?maxMmax56?103?(90?10?3)??ymax?(Pa)?116.67(MPa)?????120(MPa)?5Iz4.32?10

故,正应力强度足够。 (5)对梁进行剪应力强度校核

?max?V?Sz?,maxIzb80?103?(2.97?10?4)?(Pa)?36.67(MPa)?????60(MPa)(4.32?10?5)?0.015

(6)按第三强度理论对梁B支座的右截面a点进行强度校核。


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