解:由胡克定律 返回3-2(3-5) 图示桁架,在节点A处承
受载荷F作用。从试验中测得杆1与杆2的纵向正应变分别为ε1=4.0×10-4与ε2=2.0×10-4。试确定载荷F及其方位角θ之值。已知杆1与杆2的横截面面积A1=A2=200mm2,弹性模量E1=E2=200GPa。
解:杆1与杆2的轴力(拉力)分别为
由A点的平衡条件
(1)2+(2)2并开根,便得
式(1):式(2)得
返回 3-3(3-6) 图示变宽度平板,承受轴向载荷F作用。试计算板的轴向变形。已知板的厚度为δ,长为l,左、右端的宽度分别为b1与b2,弹性模量为E。
解:
返回
3-4(3-11) 图示刚性横梁AB,由钢丝绳并经无摩擦滑轮所支持。设钢丝绳的轴向刚度(即产生单位轴向变形所需之力)为k,试求当载荷F作用时端点B的铅垂位移。
解:设钢丝绳的拉力为T,则由横梁AB的平衡条件
钢丝绳伸长量 由图(b)可以看出,C点铅垂位移为Δl/3,D点铅垂位移为2Δl/3,则B点铅垂位移为Δl,即
返回 3-5(3-12) 试计算图示桁架节点A的水平与铅垂位移。设各杆各截面的拉压刚度均为EA。
解:(a) 各杆轴力及伸长(缩短量)分别为 因为3杆不变形,
故A点水平位移为零,铅垂位移等于B点铅垂位移加2杆的伸长量,即 (b) 各杆
轴力及伸长分别为 A点的水平与铅垂位移分别为(注意AC杆轴力虽然为零,但对A位移有约束)
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3-6(3-14) 图a所示桁架,材料的应力-应变关系可用方程ζ=Bε表示(图b),其中n和B为由实验测定的已知常数。
试求节点C的铅垂位移。设各杆的横截面面积均为A。
n
(a) (b)
解:2根杆的轴力都为 2根杆的伸长量都为
则节点C的铅垂位移
3-7(3-16) 图示结构,梁BD为刚体,杆1、杆2与杆3的横截面面积与材料均相同。在梁的中点C承受集中载荷F作用。试计算该点的水平与铅垂位移。已知载荷F=20kN,各杆的横截面面积均为A=100mm2,弹性模量E=200GPa,梁长l=1000mm。
解:各杆轴力及变形分别为 梁BD作刚体平动,其上B、C、D三点位移相
等 3-8(3-17) 图示桁架,在节点B和C作用一对大小相等、方向相反的载荷F。
B/C。
设各杆各截面的拉压刚度均为EA,试计算节点B和C间的相对位移Δ
解: 根据能量守恒定律,有
3-9(3-21) 由铝镁合金杆与钢质套管组成一复合杆,杆、管各载面的刚度分别为E1A1与E2A2。复合杆承受轴向载荷F作用,试计算铝镁合金杆与钢管横载面上的正应力以及杆的轴向变形。
解:设杆、管承受的压力分别为FN1、FN2,则 FN1+FN2=F (1)
变形协调条件为杆、管伸长量相同,即 联立求解方程(1)、(2),
得 杆、管横截面上的正应力分别为
杆的轴向变形
返回 3-10(3-23) 图示结构,杆1与杆2的弹性模量均为E,横截面面积均为A,梁BC为刚体,载荷F=20kN,许用拉应力[ζt]=160MPa,许用压应力[ζc]=110MPa。试确定各杆的横截面面积。
解:设杆1所受压力为FN1,杆2所受拉力为FN2,则由梁BC的平衡条件得
变形协调条件为杆1缩短量等于杆2伸长量,即 联立求解方程(1)、(2)得
因为杆1、杆2的轴力相等,而许用压应力小于许用拉应力,故由杆1的压应力强度条件得