解题思路:略 答案:(a)FN1=-30kN ,FN2=0kN ,FN3=60kN ; (d)FN1=20kN ,FN2=5kN ,FN3=15kN 。
6-2(f)、(g)试作图示各杆的轴力图,并确定最大轴力? FN ?max 。
解题思路:略 答案:(f)?FN?max=2FP ;
(g)?FN?max=FP+Al?g 。
6-5(a)、(c)试作图示各杆的扭矩图,并确定最大扭矩? T ?max 。
解题思路:略 答案:(a)?T?max=2Me ;(c)?T?max=30kN.m 。
6-6图示一传动轴,转速n =200 r/min ,轮C为主动轮,输入功率P=60 kW ,轮A、B、
C均为从动轮,输出功率为20 kW,15 kW,25 kW。 (1)试绘该轴的扭矩图。
(2)若将轮C与轮D对调,试分析对轴的受力是否有利。
解题思路:
(1)由式(6-1)求A、B、C、D轮上的扭转外力偶矩; (2)分别列出AB、BC、CD三段的扭矩方程; (3)按扭矩方程作出扭矩图;
(4)若将轮C与轮D对调,分析最大扭矩值并判断是否有利。 答案:(1)T1=955N.m,T2=1671N.m,T1=-1194N.m (2)不利。
6-9 (a)、(e)、(h)、(i)试列出图示各梁的剪力方程和弯矩方程。作剪力图和弯矩图,并确定? Fs ?max及? M ?max值。
解题思路:略 答案:(a)?FS?max=2ql ,?M?max=3ql2/2 ; (e)?FS?max=2FP ,?M?max=FP a ; (h)?FS?max=3qa/8 ,?M?max=9qa2/128 ; (i)?FS?max=3Me/2a ,?M?max=3Me/2
6-10(a)、(b)、(d)、(e)(f)、(g)、(h)、(k)(l)、(m)试用简易法作图示各梁的剪力图和弯矩图,并确定? Fs ?max及? M ?max值,并用微分关系对图形进行校核。
解题思路:略 答案:(a)?FS?max=3qa/4 ,?M?max=qa2/4 ; (b)?FS?max=qa ,?M?max=qa2 ; (d)?FS?max=3Me/2l ,?M?max=Me ; (e)?FS?max=5qa/3 ,?M?max=8qa2/9 ; (f)?FS?max=qa ,?M?max=qa2 ; (g)?FS?max=FP ,?M?max=3FPa ; (h)?FS?max=5ql/8 ,?M?max=3ql2/16 ; (k)?FS?max=3qa/2 ,?M?max=qa2 ; (l)?FS?max=qa ,?M?max=qa2/2; (m)?FS?max=5qa/3 ,?M?max=25qa2/18 ;
6-15图示起重机横梁AB承受的最大吊重FP=12kN,试绘出横梁AB的内力图。
解题思路:
(1)分析AB梁的受力,知AB梁发生轴向压缩和弯曲的组合变形; (2)将外力分解为与杆轴重合的分量和与杆轴垂直的分量; (3)由与杆轴重合的外力分量作出轴力图; (4)由与杆轴垂直的外力分量作出弯矩图。 答案:?MCB?max=12kN.m,FNAC=FNCA=24kN
6-16图示处于水平位置的操纵手柄,在自由端C处受到一铅垂向下的集中力Fp作用。试画出AB段的内力图。
解题思路:
(1)把荷载平移至B点,分析AB杆的受力,知其为弯曲与扭转的组合变形; (2)在集中力的单独作用下,作出杆的弯矩图; (3)在附加力偶的单独作用下,作出杆的扭矩图。 答案:TAB=TBA =FPa,MAB=FP l
第七章
7-1图示阶梯形圆截面杆,承受轴向荷载F1=50kN与F2的作用,AB与BC段的直径分别为d1=20mm与d2=30mm,如欲使AB与BC段横截面上的正应力相同,试求荷载F2之值。
解题思路:
(1)分段用截面法求轴力并画轴力图; (2)由式(7-1)求AB、BC两段的应力; (3)令AB、BC两段的应力相等,求出F2。 答案:F2=62.5kN
7-5变截面直杆如图所示。已知A1=8cm2,A2=4cm2,E=200GPa 。求杆的总伸长量。
解题思路:
(1)画轴力图;
(2)由式(7-11)求杆的总伸长量。 答案:?l=0.075mm
7-8结构中,AB为刚性杆,CD为由三号钢制造的斜拉杆。已知FP1=5kN ,FP2=10kN ,l=1m ,杆CD的截面积A=100mm2 ,钢的弹性模量E=200GPa 。试求杆CD的轴向变形和刚杆AB在端点B的铅垂位移。
解题思路:
(1)画杆ACB的受力图,求杆CD的受力; (2)由式(7-9)求杆CD的伸长量;
(3)画杆ACB的变形关系图,注意到杆ACB只能绕A点转动,杆CD可伸长并转动; (4)由变形关系图求B的铅垂位移。 答案:?lCD=2mm ,?By=5.65mm
7-10一木柱受力如图所示。柱的横截面为边长200mm的正方形,材料可认为符合胡克定
律,其弹性模量E=10GPa。如不计柱的自重,试求: (1)作轴力图;
(2)各段柱横截面上的应力; (3)各段柱的纵向线应变; (4)柱的总变形。