工程力学 第10章 习题
工程力学(静力学和材料力学)第2版课后习题答案 范钦珊主编 第10章 组合受力与变形杆件的强度计算
解：危险截面在 A 处，其上之内力分量为： 弯矩： M y = FP1 a ， M z = FP2 H 扭矩： M x = FP2 a 轴力： FNx = FP1 在截面上垂直与 M 方向的垂直线 ab 与圆环截 求得 M y 与 M z 的矢量和 M 过截面中心， 面边界交于 a、b 两点，这两点分别受最大拉应力和最大压应力。但由于轴向压力的作用，最 大压应力值大于最大拉应力值，故 b 点为危险点，其应力状态如图所示。 10－7 试求图 a 和 b 中所示之二杆横截面上最大正应力及其比值。 解： （a）为拉弯组合
7
y
y
A
O
0.795
B
14.526
+13.73MPa
z
(a)
O O
+14.43MPa
(b)
C
y
A
C
B B
y
A
O O
B
z
12.6mm
14.1mm
zC
−15.32MPa
16.55MPa
zC
z
(c)
(d)
习题 10－9 解图
∴
+ σ max
= 14.526 − 0.795 = 13.73 MPa
− σ max = −14.526 − 0.795 = −15.32 MPa
Ebh
由此得
2 FP 6e
e=
10－9
ε1 − ε 2 h × ε1 + ε 2 6
图中所示为承受纵向荷载的人骨受力简图。试：
1．假定骨骼为实心圆截面，确定横截面 B－B 上的应力分布； 2．假定骨骼中心部分(其直径为骨骼外直径的一半)由海绵状骨质所组成，忽略海绵状承受 应力的能力，确定横截面 B－B 上的应力分布；
工程力学作业10
第十章思考题10.1试举出能实现平面弯曲的几种情况。
等截面实体直梁发生平面弯曲的充分必要条件是什么?10.2 试说明纯弯曲和横力弯曲，中性轴与形心轴，弯曲刚度和弯曲截面系数等概念的区 别。
10.3 梁纯弯曲正应力公式一般也适用于横力弯曲梁的横截面上的正应力计算，其理由是 思考题10.4图 什么?10.4 图示的两种梁的截面中，z 轴为中性轴。
试问两截面的惯性矩和弯曲截面系 数是否可以按下列公式计算：12/12/3113h b bh I z -= 6/6/2112h b bh W z -=10.5 由两种材料组成的梁，其截面如图所示，试问两种材料粘合在一起和能无摩擦滑动两种情况下，在相同受载情况下的弯曲正应力是否相同?思考题10.5图10.6 几何形状和受载情况完全相同的钢梁和铝梁，其内力图是否相同?它们各对应点的弯曲应力是否相同?梁的挠曲线的曲率是否相同?10.7 一根圆木绕z 轴弯曲时，适当地在上下削去一层，在相同弯矩作用下反而降低了最大 正应力。
试说明其中道理。
10.8 船用钢缆由钢丝组合而成，在使用过程中常被弯曲甚至要打结。
在钢缆直径不变时，试问钢丝细些、根数多些好，还是钢丝粗些、根数少些好?为什么? 思考题10.7图10.9 在弯曲切应力公式中，为什么*z S 是部分截面对中性轴的静矩，z I 却是整个截面对中性轴的惯性矩?10.10 试举出需要考虑梁的切应力强度的几种情形。
10.11 由四根100×80×10不等边角钢焊成一体的梁，在纯弯曲时截面按图示四种形式组合。
试问哪一种截面梁强度最高，哪一种最低?思考题10.11图 思考题1012图10.12 屋架梁常制成图示形状。
从材料力学角度看是否合理?为什么?10.13 图a 所示的钢梁和图b 所示的三角桁架材料相同，桁架两杆截面积之和 与钢梁截面积相等。
已知l =10h ，h =1.5b ，D =1.22b ，d =0.6D 。
《工程力学》课后习题解答
1-1试画出以下各题中圆柱或圆盘的受力图。
与其它物体接触处的摩擦力均略去。
解：1—2 试画出以下各题中AB 杆的受力图。
(a) B(b)(c)(d)A(e)A(a)(b) A(c)A(d)A(e)(c)(a)(b)解：1-3 试画出以下各题中AB 梁的受力图。
(d)(e)BB(a)B(b)(c)F B(a)(c)F (b)(d)(e)解：1-4 试画出以下各题中指定物体的受力图。
（a) 拱ABCD;(b ） 半拱AB 部分；(c ） 踏板AB ；（d) 杠杆AB;（e) 方板ABCD ；（f) 节点B 。
解：(a)F (b)W(c)(d)D(e)F Bx(a)(b)(c)(d)D(e)W(f)(a)D(b) CB(c)BF D1-5 试画出以下各题中指定物体的受力图。
（a ） 结点A ,结点B ；（b ） 圆柱A 和B 及整体；(c) 半拱AB ，半拱BC 及整体；(d ） 杠杆AB ,切刀CEF 及整体；(e ） 秤杆AB ,秤盘架BCD 及整体。
解:(a)(d)FC(e)WB(f)F FBC(c)(d)AT F BAF (b)(e)(b ）(c)(d)（e)CAA C’CDDB2—2 杆AC 、BC 在C 处铰接，另一端均与墙面铰接，如图所示,F 1和F 2作用在销钉C 上，F 1=445 N ，F 2=535 N ，不计杆重，试求两杆所受的力。
解：（1） 取节点C 为研究对象，画受力图，注意AC 、BC 都为二力杆，(2） 列平衡方程：12140 sin 600530 cos 6005207 164 o y AC o x BC AC AC BC F F F F F F F F F N F N=⨯+-==⨯--=∴==∑∑ AC 与BC 两杆均受拉。
2-3 水平力F 作用在刚架的B 点，如图所示.如不计刚架重量，试求支座A 和D 处的约束力。
解：(1） 取整体ABCD 为研究对象,受力分析如图，画封闭的力三角形：(2）F 1F FDF F AF D211 1.1222D A D D A F F FF F BC AB AC F F F F =====∴===2-4 在简支梁AB 的中点C 作用一个倾斜45o 的力F ，力的大小等于20KN ，如图所示.若梁的自重不计，试求两支座的约束力。
工程力学课后习题答案
2-7已知梁AB上作用一力偶，力偶矩为M，梁长为l，梁重不计。求在图a,b,两三种情况下，支座A和B的约束反力。
（a）（b）
题2-7图
（a） (注意，这里，A与B处约束力为负，表示实际方向与假定方向相反，结果应与你的受力图一致，不同的受力图其结果的表现形式也不同)
(b)
2-8在题图所示结构中二曲杆自重不计，曲杆AB上作用有主动力偶，其力偶矩为M，试求A和C点处的约束反力。
题3-1图
3-2图示力系中，F1=100N，F2=300N，F3=200N，各力作用线的位置如图所示。将力向原点O简化
题3-2图
3-3边长为a的等边三角形板，用六根杆支持在水平面位置如图所示。若在板面内作用一力偶，其矩为M，不计板重，试求各杆的内力。
题3-3图
3-4如图所示的空间构架由三根杆件组成，在D端用球铰链连接，A、B和C端也用球铰链固定在水平地板上。今在D端挂一重物P=10kN，若各杆自重不计，求各杆的内力。
以BC杆为研究对象
2-27尖劈顶重装置如图所示。在B块上受力P的作用。A与B块间的摩擦因数为fs（其他有滚珠处表示光滑）。如不计A和B块的重量，求使系统保持平衡的力F的值。
题2-27图
以整体为研究对象，显然水平和铅直方向约束力分别为
以A滑块为研究对象，分别作出两临界状态的力三角形
2-28砖夹的宽度为25cm，曲杆AGB与GCED在G点铰接。砖的重量为W，提砖的合力F作用在砖夹的对称中心线上，尺寸如图所示。如砖夹与砖之间的摩擦因数fs=0.5，试问b应为多大才能把砖夹起（b是G点到砖块上所受正压力作用线的垂直距离）
题2-8图
作两曲杆的受力图，BC是二力杆，AB只受力偶作用，因此A、B构成一对力偶。
(完整版)工程力学课后习题答案
工程力学练习册学校学院专业学号教师姓名第一章静力学基础 1第一章静力学基础1-1 画出下列各图中物体A，构件AB，BC或ABC的受力图，未标重力的物体的重量不计，所有接触处均为光滑接触。
（a）（b）（c）2 第一章静力学基础（d）（e）（f）（g）第一章静力学基础 3 1-2 试画出图示各题中AC杆（带销钉）和BC杆的受力图（a）（b）（c）（a）4 第一章静力学基础1-3 画出图中指定物体的受力图。
所有摩擦均不计，各物自重除图中已画出的外均不计。
（a）第一章静力学基础 5 （b）（c）（d）6 第一章静力学基础（e）第一章静力学基础7 （f）（g）8 第二章 平面力系第二章 平面力系2-1 电动机重P=5000N ，放在水平梁AC 的中央，如图所示。
梁的A 端以铰链固定，另一端以撑杆BC 支持，撑杆与水平梁的夹角为30 0。
如忽略撑杆与梁的重量，求绞支座A 、B 处的约束反力。
题2-1图∑∑=︒+︒==︒-︒=PF F FF F F B A yA B x 30sin 30sin ,0030cos 30cos ,0解得: N P F F B A 5000===2-2 物体重P=20kN ，用绳子挂在支架的滑轮B 上，绳子的另一端接在绞车D 上，如第二章 平面力系 9图所示。
转动绞车，物体便能升起。
设滑轮的大小及轴承的摩擦略去不计，杆重不计，A 、B 、C 三处均为铰链连接。
当物体处于平衡状态时，求拉杆AB 和支杆BC 所受的力。
题2-2图∑∑=-︒-︒-==︒-︒--=030cos 30sin ,0030sin 30cos ,0P P F FP F F F BC yBC AB x解得: PF P F AB BC 732.2732.3=-=2-3 如图所示，输电线ACB 架在两电线杆之间，形成一下垂线，下垂距离CD =f =1m ，两电线杆间距离AB =40m 。
电线ACB 段重P=400N ，可近视认为沿AB 直线均匀分布，求电线的中点和两端的拉力。
工程力学习题集
工程力学习题集(总34页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第9章 思考题在下面思考题中A 、B 、C 、D 的备选答案中选择正确的答案。
（选择题答案请参见附录）9.1 若用积分法计算图示梁的挠度，则边界条件和连续条件为。
(A) x=0: v=0; x=a+L: v=0; x=a: v 左=v 右，v /左=v /右。
(B) x=0: v=0; x=a+L: v /=0; x=a: v 左=v 右，v /左=v /右。
(C) x=0: v=0; x=a+L: v=0，v /=0; x=a: v 左=v 右。
(D) x=0: v=0; x=a+L: v=0，v /=0; x=a: v /左=v /右。
梁的受力情况如图所示。
该梁变形后的挠曲线为图示的四种曲线中的 （图中挠曲线的虚线部分表示直线，实线部分表示曲线）。
xxxx(A)(B)等截面梁如图所示。
若用积分法求解梁的转角和挠度，则以下结论中(A) 该梁应分为AB 和BC 两段进行积分。
(B) 挠度的积分表达式中，会出现4个积分常数。
(C) 积分常数由边界条件和连续条件来确定。
(D) 边界条件和连续条件的表达式为：x=0:y=0; x=L,v 左=v 右=0,v/=0。
结论中AxAx(A) AB杆的弯矩表达式为M(x)=q(Lx-x2)/2。
(B) 挠度的积分表达式为：y(x)=q{∫[∫-(Lx-x2)dx]dx+Cx+D}/2EI。
(C) 对应的边解条件为：x=0: y=0; x=L:y=∆L CB(∆L CB=qLa/2EA)。
(D) 在梁的跨度中央，转角为零(即x=L/2: y/=0)。
已知悬臂AB如图，自由端的挠度vB=-PL3/3EI –ML2/2EI,则截面CM(A) -P(2L/3)3/3EI –M(2L/3)2/2EI。
(B) -P(2L/3)3/3EI –1/3M(2L/3)2/2EI。
工程力学习题64学时
第四章 材料力学的基本假设和基本概念一、是非判断题1.1 内力只作用在杆件截面的形心处。
( ) 1.2 杆件某截面上的内力是该截面上应力的代数和。
( ) 1.3 根据各向同性假设，可认为材料的弹性常数在各方向都相同。
( ) 1.4 根据均匀性假设，可认为构件的弹性常数在各点处都相同。
( ) 1.5 平衡状态弹性体的任意部分的内力都与外力保持平衡。
( )1.6 确定截面内力的截面法，适用于不论等截面或变截面、直杆或曲杆、基本变形或组合变形、横截面或任意截面的普遍情况。
( ) 1.7 同一截面上正应力σ与切应力τ必相互垂直。
( ) 1.8 同一截面上各点的正应力σ必定大小相等，方向相同。
( ) 1.9 同一截面上各点的切应力必相互平行。
( ) 1.10 应变分为正应变ε和切应变γ。
( ) 1.11 应变为无量纲量。
( ) 1.12 若物体各部分均无变形，则物体内各点的应变均为零。
( ) 1.13 若物体内各点的应变均为零，则物体无位移。
( ) 二、填空题2.1 所谓 ，是指材料或构件抵抗破坏的能力。
所谓 ，是指构件抵抗变形的能力。
所谓 ，是指材料或构件保持其原有平衡形式的能力。
2.2 构件的承载能力包括 ， 和 三个方面。
2.3 根据材料的主要性能作如下三个基本假设 ， ， 。
2.4 认为固体在其整个几何空间内无间隙地充满了物质，这样的假设称为 。
根据这一假设构件的 、 和 就可以用坐标的连续函数来表示。
2.5 图示结构中，杆1发生 变形，杆2发生 变形，杆3发生 变形。
2.6 图示结构中，杆1发生 变形，杆2发生 变形，杆3发生 变形。
2.7 图(a)、(b)、(c)分别为构件内某点处取出的单元体，变形后情况如虚线所示，则单元体(a)的切应变 γ＝ ；单元体(b)的切应变γ＝ ；单元体(c)的切应变γ＝ 。
α＞βααα ααβ题2.5图题2.6图第五章 轴向拉压的应力与变形一、是非判断题1.1 因为轴力要按平衡条件求出，所以轴力的正负与坐标轴的指向一致。
《工程力学》课后习题答案全集
工程力学习题答案第一章 静力学基础知识思考题：1. ×;2. √;3. √;4. √;5. ×;6. ×;7. √;8. √习题一1．根据三力汇交定理，画出下面各图中A 点的约束反力方向。
解：（a ）杆AB 在A 、B 、C 三处受力作用。
由于力和的作用线交于点O 。
如图（a ）所示，根据三力平衡汇交定理， 可以判断支座A 点的约束反力必沿 通过A 、O 两点的连线。
（b ）同上。
由于力和的作用线 交于O 点，根据三力平衡汇交定理， 可判断A 点的约束反力方向如 下图（b ）所示。
2．不计杆重，画出下列各图中AB 杆的受力图。
解：（a ）取杆AB 为研究对象，杆除受力外，在B 处受绳索作用的拉力，在A 和E 两处还受光滑接触面约束。
约束力和的方向分别沿其接触表面的公法线，并指向杆。
其中力与杆垂直，力通过半圆槽的圆心O 。
AB 杆受力图见下图（a ）。
(b)由于不计杆重，曲杆BC 只在两端受铰销B 和C 对它作用的约束力和，故曲杆BC 是二力构件或二力体，此两力的作用线必须通过B 、C 两点的连线，且=。
研究杆AB ，杆在A 、B 两点受到约束反力和，以及力偶m 的作用而平衡。
根据力偶的性质，和必组成一力偶。
(d)由于不计杆重，杆AB 在A 、C 两处受绳索作用的拉力和，在B 点受到支座反力。
和相交于O 点，根据三力平衡汇交定理，可以判断必沿通过pB RpB Rp B T A N E N E N A N B N C N BN CN A N B N A N B N A T C T B N A T C TB NB、O两点的连线。
见图(d).第二章 力系的简化与平衡思考题：1. √;2. ×;3. ×;4. ×;5. √;6. ×;7. ×;8. ×;9. √.1． 平面力系由三个力和两个力偶组成，它们的大小和作用位置如图示，长度单位为cm ，求此力系向O 点简化的结果，并确定其合力位置。
《工程力学》练习题
《工程力学》练习题第一章绪论1. 强度是指构件在外力作用下抵抗_破坏_的能力，刚度是指构件在外力作用下抵抗_变形_的能力，稳定性是指构件在外力作用下保持_平衡_的能力。
2. 静力学研究的对象是刚体，刚体可以看成是由质点系组成的不变形固体。
材料力学研究的对象是变形固体。
（√）3. 变形固体四种基本变形，即拉压变形、剪切与挤压变形、扭转变形及弯曲变形。
（√）4. 在材料力学对变形固体假设中，最小条件假设是指在外力的作用下，变形固体所产生的变形较小，在强度校核计算中采用初始状态的尺寸进行计算。
（√）5. 材料力学对变形固体的假设中，同向异性假设是指变形固体在不同方位显示出的力学性能的差异性。
但在实际中仍然按各向同性计算。
（√）第二章静力学的基本概念和受力分析1. 刚体是指在力的的作用下，大小和形状不变的物体。
2. 力使物体产生的两种效应是___内_____效应和_ _外___效应。
3、力是矢量，其三要要素是（大小）、方向及作用点的位置。
4、等效力系是指（作用效果）相同的两个力系。
5、非自由体必受空间物体的作用，空间物体对非自由体的作用称为约束。
约束是力的作用，空间物体对非自由体的作用力称为（约束反力），而产生运动或运动的趋势的力称为主动力。
6、物体的平衡状态是静止状态。
（X）7、物体的平衡状态是匀速直线运动态。
（X）8.作用力与反作用力是一组平衡力系。
（X ）9、作用在刚体上的二力，若此两力大小相等、方向相反并同时作用在同一直线上,若此刚体为杆件则称为而二力杆件。
（√）10、作用在刚体上的力，可以沿其作用线滑移到刚体上的任意位置而不会改变力对刚体的作用效应。
（√）11、作用在刚体上的力，不能沿其作用线滑移到刚体上的任意位置。
主要是滑移后会改变力对刚体的作用效应。
（X ）12、作用在刚体上的三个非平行力，若刚体处于平衡时，此三力必汇交。
（√）13、两物体间相互作用时相互间必存在一对力，该对力称为作用力与反作用力。
工程力学课后习题答案
工程力学练习册学校学院专业学号教师姓名第一章静力学基础 1第一章静力学基础1-1 画出下列各图中物体A，构件AB，BC或ABC的受力图，未标重力的物体的重量不计，所有接触处均为光滑接触。
（a）（b）（c）2第一章静力学基础（d ）（e）（f）（g）第一章静力学基础 31-2 试画出图示各题中AC杆（带销钉）和BC杆的受力图（a）（b）（c）（a）4第一章静力学基础1-3 画出图中指定物体的受力图。
所有摩擦均不计，各物自重除图中已画出的外均不计。
（a）第一章静力学基础 5（b）（c）（d）第一章静力学基础6第一章静力学基础7（f）（g）8第二章 平面力系第二章 平面力系2-1 电动机重P=5000N ，放在水平梁AC 的中央，如图所示。
梁的A 端以铰链固定，另一端以撑杆BC 支持，撑杆与水平梁的夹角为30 0。
如忽略撑杆与梁的重量，求绞支座A 、B 处的约束反力。
题2-1图∑∑=︒+︒==︒-︒=PF F FF F F B A yA B x 30sin 30sin ,0030cos 30cos ,0解得: N P F F B A 5000===2-2 物体重P=20kN ，用绳子挂在支架的滑轮B 上，绳子的另一端接在绞车D 上，如第二章 平面力系9图所示。
转动绞车，物体便能升起。
设滑轮的大小及轴承的摩擦略去不计，杆重不计，A 、B 、C 三处均为铰链连接。
当物体处于平衡状态时，求拉杆AB 和支杆BC 所受的力。
题2-2图∑∑=-︒-︒-==︒-︒--=030cos 30sin ,0030sin 30cos ,0P P F FP F FF BC yBC AB x解得: PF P F AB BC 732.2732.3=-=2-3 如图所示，输电线ACB 架在两电线杆之间，形成一下垂线，下垂距离CD =f =1m ，两电线杆间距离AB =40m 。
电线ACB 段重P=400N ，可近视认为沿AB 直线均匀分布，求电线的中点和两端的拉力。
工程力学 第二版 (范钦珊 唐静静 著) 高等教育出版社 课后答案 第10章 组合受力与变形杆件的强度计算
网
FP a2
ww w
5
.k hd
b
m
上表面
∴
σa 4 = σb 3
习题 10－7 图
和 ε 2 。证明偏心距 e与 ε1 、 ε 2 之间满足下列关系：
FP
网
ww w
e=
ε1 − ε 2 h × ε1 + ε 2 6
课
后 答
案
FP
M = FP e
习题 10－8 图
解：1，2 两处均为单向应力状态，其正应力分别为： 1 处：
第10章
组合变形与变形杆件的强度计算
10－1 根据杆件横截面正应力分析过程， 中性轴在什么情形下才会通过截面形心？试分析 下列答案中哪一个是正确的。 （A）My = 0 或 Mz = 0， FN ≠ 0 ； （B）My = Mz = 0， FN ≠ 0 ； （C）My = 0，Mz = 0， FN ≠ 0 ； （D） M y ≠ 0 或 M z ≠ 0 ， FN = 0 。 正确答案是 D 。 解：只要轴力 FN x ≠ 0 ， 则截面形心处其拉压正应力一定不为零， 而其弯曲正应力一定为零， 这样使其合正应力一定不为零，所以其中性轴一定不通过截面形心，所以答案选（D） 。 关于中性轴位置，有以下几种论述，试判断哪一种是正确的。 （A）中性轴不一定在截面内，但如果在截面内它一定通过形心； （B）中性轴只能在截面内并且必须通过截面形心； （C）中性轴只能在截面内，但不一定通过截面形心； （D）中性轴不一定在截面内，而且也不一定通过截面形心。 正确答案是 D 。 解：中性轴上正应力必须为零。由上题结论中性轴不一定过截面形心；另外当轴力引起的 拉（压）应力的绝对值大于弯矩引起的最大压（拉）应力的绝对值时，中性轴均不在截面内， 所以答案选（D） 。 并且垂 10－3 图示悬臂梁中， 集中力 FP1 和 FP2 分别作用在铅垂对称面和水平对称面内， 直于梁的轴线，如图所示。已知 FP1＝1.6 kN，FP2＝800 N，l＝1 m，许用应力 σ ＝160 MPa。 试确定以下两种情形下梁的横截面尺寸： 1．截面为矩形，h＝2b； 2．截面为圆形。
《工程力学》详细版习题参考答案
∑ Fx
=FAx
+
FBx
+
FCx
=− 1 2
F
+
F
−
1 2
F
=0
∑ Fy
= FAy
+
FBy
+
FCy
= − 3 2
F
+
3 F = 0 2
∑ M B= FBy ⋅ l=
3 Fl 2
因此，该力系的简化结果为一个力偶矩 M = 3Fl / 2 ，逆时针方向。
题 2-2 如图 2-19（a）所示，在钢架的 B 点作用有水平力 F，钢架重力忽 略不计。试求支座 A，D 的约束反力。
（a）
（b）
图 2-18
解：（1）如图 2-18（b）所示，建立直角坐标系 xBy。 （2）分别求出 A，B，C 各点处受力在 x，y 轴上的分力
思考题与练习题答案
FAx
= − 12 F ，FAy
= − 3 F 2
= FBx F= ，FBy 0
FCx
= − 12 F ，FCy
= 3 F 2
（3）求出各分力在 B 点处的合力和合力偶
（3）根据力偶系平衡条件列出方程，并求解未知量
∑ M =0 − aF + 2aFD =0
《工程力学》
可解得 F=Ay F=D F /2 。求得结果为正，说明 FAy 和 FD 的方向与假设方向相同。 题 2-3 如 图 2-20 （ a ） 所 示 ， 水 平 梁 上 作 用 有 两 个 力 偶 ， 分 别 为
3-4 什么是超静定问题？如何判断问题是静定还是超静定？请说明图 3-12 中哪些是静定问题，哪些是超静定问题？
（a）
工程力学课后习题答案解析单辉祖主编
完美WORD 格式1-1试画出以下各题中圆柱或圆盘的受力图。
与其它物体接触处的摩擦力均略去。
解：1-2 试画出以下各题中AB 杆的受力图。
ABAOW (a) B AO W F(b)OW (c)AAOW(d)BAOW (e)BF BF ABO W(a) B AO W F(b) F AF B AO W(c)F AF O A O W(d)F B F AAOW (e)BF B F A AWC B(c)D (a) A WC E B(b)AW CD B解：1-3 试画出以下各题中AB 梁的受力图。
解：ABW (e)CF B F AAB F(d)CF BF A(a) F D F BF ED A WCE B(b)AWC D B F D F BF A(c)AWC BF BF AAW CB(a)WABC D(c)ABF q D(b)CC A BFWDA ’ D ’B ’(d)ABFq(e)F BF AF qABC F B1-4 试画出以下各题中指定物体的受力图。
(a) 拱ABCD ；(b) 半拱AB 部分；(c) 踏板AB ；(d) 杠杆AB ；(e) 方板ABCD ；(f) 节点B 。
解：CA BFWD(d)F BF AF DAB Fq(e)F BxF ByF AAB F (a) DCWAF (b) DB(c) FABD D ’ABF(d)CDW ABC D(e)WABC (f)AB F (a)D CWF AxF AyF DA F (b)BF BF A(c)FABDF BF D A FCA F AF AB1-5 试画出以下各题中指定物体的受力图。
(a) 结点A，结点B；(b) 圆柱A和B及整体；(c) 半拱AB，半拱BC及整体；(d) 杠杆AB，切刀CEF及整体；(e) 秤杆AB，秤盘架BCD及整体。
解：(a)(b)ABW(a)(c)BC W1 W2FAFDABCE F(d)AF ABF ATF ABF BAF BTWABPP(b)WA BCC’DOG (e)(c)(d)(e)F CAPCF BB PCF ’ CF AABPPF BF NBC W 1W 2 F AF Cx F CyF AxF AyB W 1F A F Ax F AyF Bx F By B C W 2 F Cx F CyF ’Bx F ’By F A BC F C F BDC E F F E F ’C F F FDAB C E F F EF FF BB C D G F B F C WABCC ’ DO GF Oy F OxF C ’A B O W F BF OyF Ox2-2 杆AC 、BC 在C 处铰接，另一端均与墙面铰接，如图所示，F 1和F 2作用在销钉C 上，F 1=445N ，F 2=535 N ，不计杆重，试求两杆所受的力。
工程力学习题册
专业 学号 姓名 日期 成绩第一章 静力学基础一、是非判断题1.1 在任何情况下，体内任意两点距离保持不变的物体称为刚体。
( ) 1.2 物体在两个力作用下平衡的必要与充分条件是这两个力大小相等、方向相反，沿同一直线。
( ) 1.3 加减平衡力系公理不但适用于刚体，而且也适用于变形体。
( ) 1.4 力的可传性只适用于刚体，不适用于变形体。
( ) 1.5 两点受力的构件都是二力杆。
( ) 1.6 只要作用于刚体上的三个力汇交于一点，该刚体一定平衡。
( ) 1.7 力的平行四边形法则只适用于刚体。
( ) 1.8 凡矢量都可以应用平行四边形法则合成。
( ) 1.9 只要物体平衡，都能应用加减平衡力系公理。
( ) 1.10 凡是平衡力系，它的作用效果都等于零。
( ) 1.11 合力总是比分力大。
( ) 1.12 只要两个力大小相等，方向相同，则它们对物体的作用效果相同。
( ) 1.13 若物体相对于地面保持静止或匀速直线运动状态，则物体处于平衡。
( ) 1.14 当软绳受两个等值反向的压力时，可以平衡。
( ) 1.15 静力学公理中，二力平衡公理和加减平衡力系公理适用于刚体。
( ) 1.16 静力学公理中，作用力与反作用力公理和力的平行四边形公理适用于任何物体。
( )1.17 凡是两端用铰链连接的直杆都是二力杆。
( ) 1.18 如图所示三铰拱，受力F ，F 1作用，其中F 作用于铰C 的销子上，则AC 、 BC 构件都不是二力构件。
( )二、填空题2.1如图所示，F 1在x 轴上的投影为 ；F 1在y 轴上的投影为 ；F 2在x 轴上的投影为 ；F 2在y 轴上的投影为 ；F 3在x 轴上的投影为 ；F 3在y 轴上的投影为 ；F 4在x 轴上的投影为 ；F 4在y 轴上的投影为 。
轴上的投影为 。
2.2将力F 沿x , y 方向分解，已知F = 100 N, F 在x 轴上的投影为86.6 N, 而沿x 方向的分力的大小为115.47 N ， 则F 的y 方向分量与x 轴的夹角β为 ，F 在y 轴上的投影为 。
工程力学(下册)10单自由度系统的振动
● 10.1.1 振动微分方程 系统偏离平衡位置后， 系统偏离平衡位置后，仅在恢复力作用下维持的振动称为 自由振动。 自由振动。
如图10.3所示为单自由度系统自由振 所示为单自由度系统自由振 如图 动的简化模型， 动的简化模型，它是从实际振动系统中 抽象出的简图。 抽象出的简图。设弹簧原长为l0 ，刚度系 数为k，物块质量为m，静平衡时， 数为 ，物块质量为 ，静平衡时，弹簧 称静变形)， 变形为δst(称静变形 ，有 称静变形 (10-1) 以平衡位置为原点，建立图示坐标。 以平衡位置为原点，建立图示坐标。 物块在一般位置的受力如图10.3所示，则 所示， 物块在一般位置的受力如图 所示 其振动微分方程为 mx = mg F = mg k(δst + x) = kx 得 (10-2) mx + kx = 0
解：此无重弹性梁相当于弹簧，其刚度系数
k= mg
δst
取重物平衡位置为坐标原点， 轴方向铅直向下 轴方向铅直向下， 取重物平衡位置为坐标原点，x轴方向铅直向下，运动微分 方程为 即
& & mx = mg k(δst + x) = kx
& 2 & x +ωn x = 0
其中，圆频率
ωn =
k g = = 70rad/s m δst
A= x +
2 2 ωn 2 x0
，tanθ =
ωn x0
x0
(10-5)
● 10.1.3 振动的频率和周期 表明， 式(10-4)表明，系统的自由振动是持续不断的简谐运动。 表明 系统的自由振动是持续不断的简谐运动。 1. 圆频率
ωn =
k (rad/s) m
(10-6)
工程力学课后习题答案
工程力学练习册学校学院专业学号教师姓名第一章静力学基础1-1 画出下列各图中物体A，构件AB，BC或ABC的受力图，未标重力的物体的重量不计，所有接触处均为光滑接触。
（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）1-2 试画出图示各题中AC杆（带销钉）和BC杆的受力图（a）（b）（c）（a）1-3 画出图中指定物体的受力图。
所有摩擦均不计，各物自重除图中已画出的外均不计。
（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）第二章 平面力系2-1 电动机重P=5000N ，放在水平梁AC 的中央，如图所示。
梁的A 端以铰链固定，另一端以撑杆BC 支持，撑杆与水平梁的夹角为30 0。
如忽略撑杆与梁的重量，求绞支座A 、B 处的约束反力。
题2-1图解得: N P F F B A 5000===2-2 物体重P=20kN ，用绳子挂在支架的滑轮B 上，绳子的另一端接在绞车D 上，如图所示。
转动绞车，物体便能升起。
设滑轮的大小及轴承的摩擦略去不计，杆重不计，A 、B 、C 三处均为铰链连接。
当物体处于平衡状态时，求拉杆AB 和支杆BC 所受的力。
题2-2图解得: P F PF AB BC 732.2732.3=-=2-3 如图所示，输电线ACB 架在两电线杆之间，形成一下垂线，下垂距离CD =f =1m ，两电线杆间距离AB =40m 。
电线ACB 段重P=400N ，可近视认为沿AB 直线均匀分布，求电线的中点和两端的拉力。
题2-3图以AC 段电线为研究对象，三力汇交2-4 图示为一拔桩装置。
在木桩的点A 上系一绳，将绳的另一端固定在点C ，在绳的点B 系另一绳BE ，将它的另一端固定在点E 。
然后在绳的点D 用力向下拉，并使绳BD 段水平，AB 段铅直；DE 段与水平线、CB 段与铅直线成等角α=0.1rad （弧度）（当α很小时，tanα≈α）。
如向下的拉力F=800N ，求绳AB 作用于桩上的拉力。
题2-4图 作BD 两节点的受力图 联合解得：kN F F F A80100tan 2=≈=α 2-5 在四连杆机构ABCD 的铰链B 和C 上分别作用有力F 1和F 2，，机构在图示位置平衡。
工程力学习题 及最终答案
工程力学习题及最终答案(总63页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第一章 绪论思 考 题1) 现代力学有哪些重要的特征2) 力是物体间的相互作用。
按其是否直接接触如何分类试举例说明。
3) 工程静力学的基本研究内容和主线是什么 4) 试述工程力学研究问题的一般方法。
第二章 刚体静力学基本概念与理论习 题2-1 求图中作用在托架上的合力F R 。
2-2 已知F 1=7kN ，F 2=5kN, 求图中作用在耳环上的合力F R 。
习题2-1图NN22-3 求图中汇交力系的合力F R 。
2-4 求图中力F 2的大小和其方向角?。
使 a )合力F R =, 方向沿x 轴。
b)合力为零。
2-5 二力作用如图，F 1=500N 。
为提起木桩，欲使垂直向上的合力为F R =750N ，且F 2力尽量小，试求力F 2的大小和?角。
2习题2-2图(b )F 1F 1F 2习题2-3图(a )F 1习题2-4图2-6 画出图中各物体的受力图。
F12习题2-5图(b) B(a)A(c)(d)(eA42-7 画出图中各物体的受力图。
) 习题2-6图(b ))(d(a ) A BC DB ABCB52-8 试计算图中各种情况下F 力对o 点之矩。
2-9 求图中力系的合力F R 及其作用位置。
习题2-7图习题2-8图P(d )(c ))) 1F 362-10 求图中作用在梁上的分布载荷的合力F R 及其作用位置。
q 1=600N/m2习题2-9图F 3F 2( c1F 4F 372-11 图示悬臂梁AB 上作用着分布载荷，q 1=400N/m ，q 2=900N/m, 若欲使作用在梁上的合力为零，求尺寸a 、b 的大小。
第三章 静力平衡问题q=4kN/m( b )q( c )习题2-10图B习题2-11图8习 题3-1 图示液压夹紧装置中，油缸活塞直径D=120mm ，压力p =6N/mm 2，若?=30?, 求工件D 所受到的夹紧力F D 。
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l 4 ql 2 l 2 ql l 3 1 2 l 2 ( ) ( ) ql ( ) 4 q( ) 2 7ql （↑） （2） w A ( w A )1 ( w A ) 2 2 8 2 2 2 2 2 EI 3EI 2 EI 384EI 8EI ql (2l ) (ql) (2l ) 2 ql 3 （3） B ( B )1 ( B ) 3 2 （顺） 3EI 16EI 12EI
FP
MA
2EI
EI
w
F RA F P
l
FP
2EI
l
2FP
习题 10-13 图
M A 2FPl 解：将阶梯梁化为等直截面梁（图 a） 支反力 FRA = FP（↑） ，MA = 2FPl（逆） l 挠度方程，积分常数由固定端的挠度和转角均为零确定。 2F l F F l F l 1 w( x) 0 0 P x 2 P x3 P x l 2 P x l 3 2 EI 2 ! 3 ! 2 ! 3 !
uE uB
10－4 长为 1.2m、横截面面积为 1.10103 m2 的铝制筒放置在固定刚块上，直径为 15.0mm 的钢杆 BC 悬挂在铝筒顶端的刚性板上，若二者轴线重合、载荷作用线与轴线一致，且已知钢和铝的弹性模量分别 F P 60 kN 为 Es = 200Gpa，Ea = 70GPa，FP = 60kN。试求钢杆上 C 处位移。
B
C
D
FP l
FPl EI
B
M dw EI dx2
2
C
D
x
(a)
(b)
w
x
(c)
(d)
2
解：作
d w dx
2
M ( x) 对应的弯矩图。 EI
M d2w 0 ，即 2 0 ，挠曲线为直线。 AB 段 EI dx
M d2w 0 ，即 2 0 ，挠曲线为下凹的曲线。 EI dx 正确答案是 C 。 10－11 简支梁承受间断性分布载荷，如图所示。试用奇导函数写出其小挠度微分方程，并确定其中 q w 点挠度。
BCD 段
q
x
A
q
B
D
C
E
l
l
l
l
习题 10-11 图
解：采用左手系： M A 0 ， FRE 定初参数 E ，∵ w A w | x 4l 0
ql
l 5 ql l 2 2 3 ql 4l 4
3 ql q q q EI E (4l ) 4 (4l ) 3 (4l l ) 4 (4l 2l ) 4 (4l 3l ) 4 0 3! 4! 4! 4!
(b) wmax
(
(a)
习题 10-6 图
(b)
(b) max
(b) wmax
w max
(b) f max
(a-1)
(b-1)
(b-1)
x
M
Fp l 4
x
M
Fpl 4
(a-2)
(b-2)
10－7 对于图 a、 b、 c、 d 所示的坐标系， 小挠度微分方程可写成 d 2 w / dx 2 M / EI 形式有以下四种。 试判断哪一种是正确的。 （A）图 b 和 c； （B）图 b 和 a； （C）图 b 和 d； （D）图 c 和 d。 正确答案是 D 。
(wA)1 (B )1 l
l
(wA)2
(b-1) (b-1) (b-3)
1 l ( ql 2 ) ( ) q(l ) 3 ql 3 2 2 解： （1） B ( B )1 ( B ) 2 ( B )1 ( A ) 2 （逆） 6 EI EI 12EI
0.935 mm
FP l BC 60103 2.1103 0.935 4.50 mm π E s As 200103 152 4 10－5 变截面圆锥杆下端 B 处固定，上端 A 处承受外力偶矩 T 作用，如图 所示，试证明 A 端扭转角表达式为 7Tl A 12π Gr 4 解：Mx = T
10－9 图示简支梁承受一对大小相等、方向相反的力偶，其数值为 M0。试分析判断四种挠度曲线中 哪一种是正确的。
— 91 —
正确答案是
D 。
习题 10-9 图
(A)
(B)
(C)
(D)
10－10 的。
图示外伸梁受集中力和集中力偶作用，挠度曲线有四种形状。试分析判断其中哪一种是正确
FP
A
习题 10-10 图
A0 x
FP
dx
EA
FP dx
0
u
FP x F l F C ，当 u | x l 0 。∴ C P ，则 u ( x) P (l x) EA0 EA0 EA0
10－3 图示连接件由两片宽 20mm、厚 6mm 的铜片与一片同样宽厚的钢片在 B 处连接而成。已知钢 与铜的弹性模量分别为 Es = 200GPa，Ec = 105GPa，钢片与铜片之间的摩擦忽略不计。试求 E 和 B 处的位 移。 E C B 12KN 12kNC 24kN B E 24kN 24KN A 24KN
变化，其中
O Ao
FP
dFN ) A( )d FN 0
A0
FP
x
d
l
dFN A( )d A0 e
d
FN ( x )
- FP
dFN A0 e
0
x
A0
FP
d
A0 x
A0 x
FN ( x) FP ( FPe
FP
FP ) FPe
FP
习题 10-2 图
(a)
A0 x
F ( x) FP e FP F P （2） ( x) N A0 x A( x) A0 A0 e FP
— 89 —
A0 x
（3） du
FN ( x)dx EA( x)
FP e EA0 e
FP
习题 10-7 图
10－8 图示悬臂梁在 BC 二处承受大小相等、方向相反的一对力偶，其数值为 M0。试分析判断下列 挠度曲线中哪一种是正确的。 正确答案是 D 。
MO MO
A
B
C
EI
D
x
习题 10-8 图
x
M d2w EI dx2
Mo EI
(A)
(B)
A
B1
C1
D1
(C)
(D)
(a)
解： 作
d 2 w M ( x) 对应的弯矩图 EI dx 2 而截面 A：wA = 0， A 0 AB 和 CD 为直线挠曲线 BC 段为上凹的曲线（见图 a 所示） 。
— 92 —
方程。
FPl EI
x
d2 M dx2
FPl EI
B
A
习题 10-12 图
FP
w0
C
(1 ) B
D
FP
FP (w1)B
B
C
2FP
D
x
解： （1）作弯矩图（a） ，确定
d2w dx 2
图，画出挠曲线形状，由边界，中间铰和连续，以及 AB 上凹，BD
下凹可画出图示挠曲线图（b） 。 （2）求支座反力：FRA = FP（↓） ，MA = FPl（顺） ，FRC = 2FP（↑） 3 1 FP l 2 FP l 3 FP l AB 段： ( w0 ) B （↑） l l EI 3! 2! 3EI
(b)
— 93 —
1 ql 2
2
(B )2
q
ql 2
(wA)2
( A ) 2 B
A
B
(wA )1
ql 2 8
A
l 2 l 2
l 2
(a-2) (a-3)
( w ) 3 ( B ) 3 l
A
lA 2
1 ql 2
2
(a-1)
q
ql
ql
B
l l l
A
l
l
B
(B )3
ql 2 2
A
q
(B )1
FP l 3 （↑） 3EI 由 w1 | xl (w1 ) C 0 ，定初参数 EI ( 1 ) B 。
由连续条件： ( w1 ) B ( w0 ) B
F 1 FP l 3 ( EI EI ( 1 ) B l P l 3 ) 0 EI 3EI 3! EI ( 1 ) B FP l 2 6
1 1 E Es Ec
E
10－2
E c Es E c (1 ) Es
令
l1 l
A0 x
FP
承受自重和集中载荷作用的柱如图所示，其横截面积沿高度方向按 A( x) A0 e 为材料的比重。试作下列量的变化曲线： 1．轴力 FNx ( x) ； 2．应力 x ( x) ； 3．位移 u ( x) 。 解： （1） 0 ， ( FN
钢杆 u C u B
BA
10－6
G π [2r ( x)]
0 4
l
M x dx
l
0
32
2Tdx 2Tl 1 7Tl x 4 3π r 4 x 3 12 G π r4 Gπ [(1 )r ] (1 ) 0 l l
0.3m
4m
x
6mm
FN
12KN 12kN
FN
x
0.9m