材料力学习题(3)

2018-11-23 20:31

图1-4校核螺栓的强度

1-5 图1-5所示起重机,绳索AB的横截面面积为500mm2,其许用应力[ζ]=40MPa。试根据绳索的强度条件,求起重机最大的许可起重量G。

图1-5 确定起重设备的许可吊重

1-6 设有一起重架如图1-6所示,A、B、C为铰接,杆AB为方形截面木材制成的,P =5kN,许用应力[ζ]=3Mpa ,求杆AB截面每边长度应为多少?

图1-6 设计AB杆的截面尺寸

1-7 蒸汽机的汽缸内的工作压力p=12MPa,汽缸内径D=400mm。汽缸盖与汽缸用直径d=18mm的螺栓连接。如螺栓材料的许用应力[ζ]=40MPa,求需要 多少个螺栓?见图1-7。?

图1-7 确定所需螺栓个数

1-8 某拉伸试验机的结构示意图如图1-8所示。设试验机的CD杆与试件AB 材料同为低碳钢,其ζp=200MPa,ζs=240MPa,ζb=400MPa。试验机最大拉力为100 kN。

①用这一试验机作拉断试验时,试样直径最大可达多大??

②若设计时取试验机的安全系数n=2,则CD杆的横截面面积为多少?

③若试样直径d=10mm,今欲测弹性模量E,则所加载荷最大不能超过多少?

图1-8 拉伸试验机结构简图

1-9 一钢试件如图1-9,E=200GPa,ζP=200GPa,直径d =10cm,在标距l=10 cm之内用放大500倍的引伸仪测量变形,试问:当引伸仪上的读数为伸长25cm时,则试件沿轴线方向的线应变ε、横截面上的应力ζ及所受载荷P 各为多少?

图1-9 求拉伸试件的应力及受力

1-10 平板拉伸试件,宽度b=298mm,厚度h=41mm。在拉伸试验时,每增加3kN拉力,测得沿轴向应变为ε=120×10-6,横向应变ε1=-38×10-6。试求试件材料的弹性模量E及泊桑比μ。见图1-10。

图1-10 计算平板拉伸试件的E、μ?

1-11 三角形支架,在B端装一滑轮,AB为圆钢杆,直径d=2cm,许用应力[ζ]=160MPa;BC为正方形木杆,边长a=6cm,许用拉应力为[ζt]=16MPa,许用压应力[ζc]=12MPa。试求最大许可载荷P(不计滑轮摩擦) ,见图1-11。

图1-11 确定三角形支架的许可吊重

1-12 图1-12所示为铰接的正方形结构,各杆材料为铸铁,其许用压应力与许用拉应力的比值为[ζc]/[ζt]=3。各杆横截面面积均为A。试求结构的最大许可载荷P。

图1-12 确定正方形结构的许可载荷

1-13 直径为10mm的圆杆,在轴向拉伸载荷P =10 kN的作用下,试求最大 切应力,并求与横截面的夹角α=30°的斜截面上的正应力及切应力。

1-14 图1-13所示拉杆沿斜截面m—n由两部分胶合而成。设在胶合面上许用拉 应力[ζt]=100MPa,许用切应力[η]=50MPa,并设胶合面的强度控制 杆件的 拉力。试问:为使杆件承受最大拉力P,α角的值应为多少?若杆件横截面面积为4m2,并规定α≤60°,试确定许可载荷P。

图1-13 确定沿斜面胶合板的许可载荷

1-15 一横截面面积为103mm2的黄铜杆,受如图1-14所示的轴向载荷。黄铜的弹性模量E=90GPa。试求杆的总伸长量。

图1-14 求轴向变形杆的总变形量

1-16 图1-15所示结构,A为铰支,C为滑轮,刚性梁AB通过钢丝绳悬挂在滑轮上。已知钢丝绳横截面积A=5 cm2,E=200GPa,P=70kN。试求:①钢丝绳 的应力;②AB梁在B点的位移(不计滑轮摩擦)。

图1-15 求钢丝绳应力及B点位移

1-17 吊架结构的简图及其受力情况如图1-16所示。CA是钢杆,长l1=2m,截面积A1=200mm2,弹性模量E1=200GPa,DB是铜杆,长l2=1m,截面积A2=800mm2,弹性模量E2=100GPa,设水平梁AB的刚度很大,其变形可以忽略不计,试求:

① ① 要使梁AB仍保持水平时,荷载P离DB杆的距离x。

②如果使梁保持水平且竖向位移不超过2mm,则最大的P力应等于多少?

图1-16 求AB水平下降时的x等

1-18 图1-17中AB是刚性杆,CD杆的截面积A=500mm2,E=200GPa ,[ζ]=160MPa。试求此结构中B点所能承受的最大集中力P以及B点的位移δB。

图1-17 求许可载荷及B点位移

1-19 长度l,厚度为t的平板,两端宽度分别为b1和b2,弹性模量为E,两端受拉力P作用,求杆的总伸长,见图1-18。

图1-18 求矩形截面平板的总伸长

1-20 长度为l的圆锥形杆,两端的直径各为d1和d2,弹性模量为E,两端受拉力作用,求杆的总伸长,见图1-19。

图1-19 求锥形杆的总伸长

1-21 如图1-20所示,有一刚性板,用两根等长度且等截面的拉杆和铰链固定定在支座上,如许用应力[ζ]=160MPa,试求拉杆所需要的截面积。

图1-20 设计拉杆截面面积

1-22 有一两端固定的钢杆,其截面积为A=1 000mm2?,载荷如图1-21所示。试求各段杆内的应力。

2-23 如图2-59所示,有两个空心筒和一个空心圆柱套在一起,上、下端各有一刚性板与之相连,圆筒与圆柱材料的弹性模量分别为E1、E3,如此两个筒与柱受轴向载荷P作用,两个筒和柱产生相同的变形,试求空心筒和空心柱横截面上的应力。

图1-21 两端固定钢杆的静不定问题 图1-22 空心筒柱的静不定问题

1-24 设AB为刚性杆,在A处为铰接,而杆AB由钢杆EB与铜杆CD吊起,如图1-23所示。杆CD的长度为1m,杆EB的长度为2 m,杆CD的横截面积为500mm2,杆EB的横截面积为250mm2。试求各竖杆的应力与钢杆的伸长。铜杆的E=120 GPa,钢杆的E=200GPa。

图1-23 刚性梁-杆结构的静不定问题


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