变形协调条件为套管与芯轴的扭转角相等,即
联立求解式(1)、(2),得套管与芯轴的最大扭转切应力分别为
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4-6(4-28) 将截面尺寸分别为θ100mm×90mm与θ90mm×80mm的两钢管相套合,并在内管两端施加扭力矩
M0=2kN·m后,将其两端与外管相焊接。试问在去掉扭力矩M0后,内、外管横截面上的最大扭转切应力。
解:去掉扭力矩M0后,两钢管相互扭,其扭矩相等,设为T,
设施加M0后内管扭转角为θ0。去掉M0后,内管带动外管回退扭转角θ1(此即外管扭转角),剩下的扭转角(θ0-θ1)即为内管扭转角,变形协调条件为
内、外管横截面上的最大扭转切应力分别为
返回 4-7(4-29) 图示二轴,用突缘与螺栓相连接,各螺栓的材料、直径相同,并均匀地排列在直径为
D=100mm的圆周上,突缘的厚度为δ=10mm,轴所承受的扭力矩为M=5.0 kN·m,螺栓的许用切应力[η]=100MPa,许用挤压应力 [ζ
bs]=300MPa。试确定螺栓的直径
d。
解:设每个螺栓承受的剪力为
FS,则
由切应力强度条
件 由挤压强度条件
故螺栓的直径返回
第五章 弯曲应力
1(5-1)、平衡微分方程中的正负号由哪些因素所确定?简支梁受力及Ox坐标取向如图所示。试分析下列平衡微分方程中哪一个是正确的。
解:B正确。
平衡微分方程中的正负号由该梁Ox坐标取向及分布载荷q(x)的方向决定。截面弯矩和剪力的方向是不随坐标变化的,我们在处理这类问题时都按正方向画出。但是剪力和弯矩的增量面和坐标轴的取向有关,这样在对梁的微段列平衡方程式时就有所不同,参考下图。当Ox坐标取向相反,向右时,相应(b),A是正确的。但无论A、B弯矩的二阶导数在q向上时,均为正,反之,为负。
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2(5-2)、对于承受均布载荷q的简支梁,其弯矩图凸凹性与哪些因素相关?试判断下列四种答案中哪一种是错误的。
解:A是错误的。梁截面上的弯矩的正负号,与梁的坐标系无关,该梁上的弯矩为正,因此A是错误的。弯矩曲线和
一般曲线的凸凹相同,和y轴的方向有关,弯矩二阶导数为正时,曲线开口向着y轴的正向。q(x)向下时,无论x轴的方向如何,弯矩二阶导数均为负,曲线开口向着y轴的负向,因此B、C、D都是正确的。
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3(5-3)、应用平衡微分方程画出下列各梁的剪力图和弯矩图,并确定|FQ|max和|M|max。(本题和下题内力图中,内力大小只标注相应的系数。)
解:
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4(5-4)、试作下列刚架的弯矩图,并确定|M|max。 解:
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5(5-5)、静定梁承受平面载荷,但无集中力偶作用,其剪力图如图所示。若已知A端弯矩M(0)=0,试确定梁上的载荷(包括支座反力)及梁的弯矩图。
解: