材料力学(柴国钟、梁利华)第5章答案
材料力学课后答案
由平衡方程,解得:
FBy 5KN; M B 13KN m
微分法画弯矩图
( M B 13KN m; M C M C 3KN m; M D 0)
2.根据强度要求确定 b
max WZ 2 bh 2 3 WZ b 6 3 M
弯矩图
M
(+)
x
3.绘制挠曲轴略图并计算wmax, A , B 令 dw 0 得 x l (0 x l ) 2 dx 所以 wmax w x l
2
挠曲轴略图
w
5ql 4 384 EI
x0
(-)
B
ql 3 24 EI
x
由式(3)知 A
max
M max ymax 176MPa IZ
max
M WZ
K
M max yK 132MPa IZ
3
5-5.图示简支梁,由 NO18 工字钢制成,在集度为q的均匀载荷作用下测得横截 4 面C底边的纵向正应变 =3.0 10 ,试计算梁内的最大弯曲正应力,已知刚的弹 FAy FBy 性模量E=200GPa,a=1m。
M yA Wy 6 M yA M zA 6M zA Wz 2b b 2 b (2b) 2
由 max 解得 b 35.6mm 故
h 2b 71.2mm
14
2.截面为圆形,确定d 由分析图及叠加原理可知: 在1,3区边缘某点分别有最大拉应力,最大压应力 其值均为:
I Z I Z 1 2 I Z 2 1.02 104 m4
2.画弯矩图 由平衡方程得 微分法画弯矩图
FCy 10KN; M C 10KN m
材料力学刘德华版课后习题答案word版
材料力学刘德华版课后习题答案word版2.1 试求图示杆件各段的轴力,并画轴力图。
2.2 已知题2.1图中各杆的直径d =20mm ,F =20kN , q =10kN/m ,l =2m ,求各杆的最大正应力,并用图形表示 正应力沿轴线的变化情况。
答 (1)63.66MPa ,(2)127.32MPa ,(3)63.66MPa ,(4)-95.5MPa ,(5)127.32MPa15kN 15kN 20kN10kN(4)10kN10kN 30kN+---FN 图-+++FFFF20k N 40k N 40k N20k N (2)(1)F N图图NF l(5)qFq l(5)qF +127.32MPa15kN 15kN 20kN10kN(4)31.85MPa+---Fs 图31.85MPa95.5MPa 4m 4mabF题2.4图FF2.8 图示钢杆的横截面积 A=1000mm2,材料的弹性模量E=200GPa ,试求:(1)各段的轴向变形;(2)各段的轴向线应变;(3)杆的总伸长。
解:轴力图如图所示2.10 图示结构中,五根杆的抗拉刚度均为EA ,杆AB 长为l ,ABCD 是正方形。
在小变形条件下,试求两种加载情况下,AB 杆的伸长。
解 (a )受力分析如图,由C 点平衡可知: F ’AC=F ’CB=0; 由D 点平衡可知: F ’AD=F ’BD=0 再由A 点的平衡:因此(b )受力分析如图,由C 点平衡可知:-+20kN20kN ⅠⅡⅢ20kN20kN1m 1m 2m12320N 0N 20N N N N F k F k F k ===-11196243339620120010100010020221020010100010N N F l L EA L m F l L m EA ---⨯∆==⨯⨯⨯∆=⨯∆===-⨯⨯⨯⨯4411122244333101010210102L ml mL l L ml mεεε----∆===∆==∆-⨯===-41243100210L m L m L m--∆=∆=∆=-⨯I II III 0.1mm 00.2mm 0.1mm l l l l ∆=∆+∆+∆=+-=-2222AC AD F FF F='=F F (a )ABCD C A F F F F F F F AB AC AD AC ADD F CBF F AB F x AB =0:=F F F ∑AB AB F l Fl L EA EA ∆==C F F AF F AB C DF(b )AF CBF F AB0:0:2x ACBC y oF F F F =''==∑∑再由A 点的平衡:因此2.12 图示结构中,水平刚杆AB 不变形,杆①为钢杆,直径d1=20mm ,弹性模量E1=200GPa ;杆②为铜杆,直径d2=25mm ,弹性模量E2=100GPa 。
家电公司研发部资料材料力学习题答案(五)
+-++(a)(b)(c)(d)M M M MeMeMeFa图图图M 图挠曲线挠曲线挠曲线挠曲线第五章梁弯曲时的位移5-1试画出图示梁挠曲线的大致形状。
根据梁的弯矩图确定梁挠曲线的大致形状,M >0,挠曲线向下凸;M <0,挠曲线向上凸。
5-2图示各梁EI=常数。
试写出各梁的位移边界条件,并画出梁挠曲线的大致形状。
F(c)题 5 - 1 图(a)(b)(d)++-M 图M 图FL/2m/32m/3FL挠曲线挠曲线(a)(b)设梁的最左端断点为坐标原点,x 轴正方向向右。
则各梁边界条件、弯矩图及梁的挠曲线大致形状如下: (a)(0)0ω=(b)(0)()0L ωω== (c)(0)()0L ωω== (d)(0)(2)0a ωω==(e)()(3)0a a ωω==(f)(0)0ω=(a)(b)qL/4F(d)(c)L(f)(e)题 5 - 2 图+--M 图M 图+qL2/64qL2/8FaFa挠曲线挠曲线(c)(d)+-M 图M 图-2mmFL挠曲线挠曲线(e)(f)5-3试画出图示梁挠曲线的大致形状。
2(a)(b)(c)题 5 - 3 图(3)++--qa2qa/423qa/42qa2/2qa2/2(a)(b)+-m(c)5-4如要使图示结构B端的挠度为零,则长度x应为多少?试画出此时AB梁的挠曲线大致形状。
答:Lx32=解:固定端约束反力如图所示。
则AB梁上距离A端l处的横截面上的弯矩为M(l)=Fl-F(L-x)由挠曲线微分方程得:EIω”=-M(l)=F(L-x)-Fl积分得:EIω’=F(L-x)l-2Fl2+C1;再积分得:EIω=2F(L-x)l2-6Fl3+C1l+C2;由边界条件l=0 ,ω’=0得C1=0;由ω=0得C2=0L题 5 - 4 图题 5 - 5 图刚性杆qBB∴EI ω=2F (L -x )l 2-6F l 3;由题意知l =L 时,ω=0得x =32L AB 梁挠曲线大致形状:M (l )=Fl -3F L ;0<l <3L 时,M (l )<0;3L<l <L 时,M (l )>05-5图示刚架在端点C 处受集中力F 作用,试求当B 点的铅垂位移为零时La的比值。
(完整版)材料力学(柴国钟、梁利华)第5章答案
5.1 试确定图示梁的危险截面,分别计算图示三种截面上1、2、3点处的正应力。
F =20kNF =10kN1m 1m 1m1203BA 122180301120321803030301(a)(b)(c)1203218030301解:m kN M ⋅-=10max(a )MPa y I M z 4.1590121801201010361max 1=⨯⨯⨯=-=σ;MPa y I M z3.1060121801201010362max 2=⨯⨯⨯=-=σMPa y I M z4.1590121801201010363max 3-=⨯⨯⨯-=-=σ(b )433453600001212045212180120mm I z =⨯⨯-⨯=MPa y I M z 8.199045360000101061max 1=⨯⨯=-=σ;MPa y I M z 2.136045360000101062max 2=⨯⨯=-=σMPa y I M z 8.199045360000101063max 3-=⨯⨯-=-=σ(c )mm y c 1153012015030165301207515030=⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=()()423232490750011516530120123012075115150301215030mm I z =-⨯⨯+⨯+-⨯⨯+⨯=MPa y I M z 1.266524907500101061max 1=⨯⨯=-=σ;MPa y I M z 1.143524907500101062max 2=⨯⨯=-=σMPa y I M z 2.4611524907500101063max 3-=⨯⨯-=-=σ5.2 如图所示,圆截面梁的外伸部分系空心圆截面,轴承A 和D 可视为铰支座。
试求该轴横截面上的最大正应力。
解:剪力图和弯矩图如下:3.361.3440.91.644.643F (kN)S xxM (kN m)m kN M B ⋅=344.1,m kN M D ⋅=9.0MPa D M W M B z B B 4.636010344.13232363max,=⨯⨯⨯===ππσ()()MPa D M W M D z D D 1.6275.0160109.03213243643max,=-⨯⨯⨯⨯=-==παπσ 故,MPa 4.63max =σ5.3 图示简支梁受均布载荷作用。
材料力学第五版课后习题答案
二、轴向拉伸和压缩2-1试求图示各杆1-1和2-2横截面上的轴力,并作轴力图。
(a)解:;;(b)解:;;(c)解:;。
(d)解:。
2-2 试求图示等直杆横截面1-1,2-2和3-3上的轴力,并作轴力图。
若横截面面积,试求各横截面上的应力。
解:返回2-3试求图示阶梯状直杆横截面1-1,2-2和3-3上的轴力,并作轴力图。
若横截面面积,,,并求各横截面上的应力。
解:返回2-4 图示一混合屋架结构的计算简图。
屋架的上弦用钢筋混凝土制成。
下面的拉杆和中间竖向撑杆用角钢构成,其截面均为两个75mm×8mm的等边角钢。
已知屋面承受集度为的竖直均布荷载。
试求拉杆AE和EG横截面上的应力。
解:=1)求内力取I-I分离体得(拉)取节点E为分离体,故(拉)2)求应力75×8等边角钢的面积A=11.5 cm2(拉)(拉)2-5(2-6)图示拉杆承受轴向拉力,杆的横截面面积。
如以表示斜截面与横截面的夹角,试求当,30,45,60,90时各斜截面上的正应力和切应力,并用图表示其方向。
解:2-6(2-8) 一木桩柱受力如图所示。
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=10 GPa。
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。
解:(压)(压)返回2-7(2-9)一根直径、长的圆截面杆,承受轴向拉力,其伸长为。
试求杆横截面上的应力与材料的弹性模量E。
解:2-8(2-11)受轴向拉力F作用的箱形薄壁杆如图所示。
已知该杆材料的弹性常数为E,,试求C与D两点间的距离改变量。
解:横截面上的线应变相同因此返回2-9(2-12) 图示结构中,AB为水平放置的刚性杆,杆1,2,3材料相同,其弹性模量E=210GPa,已知,,,。
试求C点的水平位移和铅垂位移。
解:(1)受力图(a),。
(2)变形协调图(b)因,故=(向下)(向下)为保证,点A移至,由图中几何关系知;返回第三章扭转3-13-23-33-43-53-63-73-83-93-103-113-123-1 一传动轴作匀速转动,转速,轴上装有五个轮子,主动轮Ⅱ输入的功率为60kW,从动轮,Ⅰ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ依次输出18kW,12kW,22kW和8kW。
材料力学考研题解_第五章弯曲内力
5-15 .....................................................................................................................................................14
5-10 .......................................................................................................................................................9
5-8 .........................................................................................................................................................4
(也可用左侧题号书签直接查找题目与解)
5-3 试证明,在集中力 F 作用处(图 a),梁微段的内力满足下列关系:
FS右-FS左 = F , M 右 = M 左 而在矩为 Me 的集中力偶作用处(图 b),则恒有
FS右 = FS左 , M 右 − M 左 = M e
证明:根据题图 a,由
题 5-3 图
解:根据题图中所给的 FS 图和 M 图,并依据三个微分关系和两个突变关系,可画梁的
外力图,示如图 5-5a 和 b。
2
图 5-5
5-7 图示外伸梁,承受均布载荷 q 作用。试问当 a 为何值时梁的最大弯矩值(即| M |
材料力学的第五版课后习地的题目答案详解
二、轴向拉伸和压缩2-1 试求图示各杆1-1和2-2横截面上的轴力,并作轴力图。
(a)解:;;(b)解:;;(c)解:;。
(d) 解:。
2-2 试求图示等直杆横截面1-1,2-2和3-3上的轴力,并作轴力图。
若横截面面积,试求各横截面上的应力。
解:返回2-3试求图示阶梯状直杆横截面1-1,2-2和3-3上的轴力,并作轴力图。
若横截面面积,,,并求各横截面上的应力。
解:返回2-4 图示一混合屋架结构的计算简图。
屋架的上弦用钢筋混凝土制成。
下面的拉杆和中间竖向撑杆用角钢构成,其截面均为两个75mm×8mm的等边角钢。
已知屋面承受集度为的竖直均布荷载。
试求拉杆AE和EG横截面上的应力。
解:=1)求内力取I-I分离体得(拉)取节点E为分离体,故(拉)2)求应力75×8等边角钢的面积A=11.5 cm2(拉)(拉)2-5(2-6) 图示拉杆承受轴向拉力,杆的横截面面积。
如以表示斜截面与横截面的夹角,试求当,30,45,60,90时各斜截面上的正应力和切应力,并用图表示其方向。
解:2-6(2-8) 一木桩柱受力如图所示。
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=10 GPa。
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。
解:(压)(压)返回2-7(2-9) 一根直径、长的圆截面杆,承受轴向拉力,其伸长为。
试求杆横截面上的应力与材料的弹性模量E。
解:2-8(2-11) 受轴向拉力F作用的箱形薄壁杆如图所示。
已知该杆材料的弹性常数为E,,试求C与D两点间的距离改变量。
解:横截面上的线应变相同因此返回2-9(2-12) 图示结构中,AB为水平放置的刚性杆,杆1,2,3材料相同,其弹性模量E=210GPa,已知,,,。
试求C点的水平位移和铅垂位移。
解:(1)受力图(a),。
(2)变形协调图(b)因,故=(向下)(向下)为保证,点A移至,由图中几何关系知;返回第三章扭转3-13-23-33-43-53-63-73-83-93-103-113-123-1 一传动轴作匀速转动,转速,轴上装有五个轮子,主动轮Ⅱ输入的功率为60kW,从动轮,Ⅰ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ依次输出18kW,12kW,22kW和8kW。
家电公司研发部资料材料力学习题答案(五)
+-++(a)(b)(c)(d)M M M MeMeMeFa图图图M 图挠曲线挠曲线挠曲线挠曲线第五章梁弯曲时的位移5-1试画出图示梁挠曲线的大致形状。
根据梁的弯矩图确定梁挠曲线的大致形状,M >0,挠曲线向下凸;M <0,挠曲线向上凸。
5-2图示各梁EI=常数。
试写出各梁的位移边界条件,并画出梁挠曲线的大致形状。
F(c)题 5 - 1 图(a)(b)(d)++-M 图M 图FL/2m/32m/3FL挠曲线挠曲线(a)(b)设梁的最左端断点为坐标原点,x 轴正方向向右。
则各梁边界条件、弯矩图及梁的挠曲线大致形状如下: (a)(0)0ω=(b)(0)()0L ωω== (c)(0)()0L ωω== (d)(0)(2)0a ωω==(e)()(3)0a a ωω==(f)(0)0ω=(a)(b)qL/4F(d)(c)L(f)(e)题 5 - 2 图+--M 图M 图+qL2/64qL2/8FaFa挠曲线挠曲线(c)(d)+-M 图M 图-2mmFL挠曲线挠曲线(e)(f)5-3试画出图示梁挠曲线的大致形状。
2(a)(b)(c)题 5 - 3 图(3)++--qa2qa/423qa/42qa2/2qa2/2(a)(b)+-m(c)5-4如要使图示结构B端的挠度为零,则长度x应为多少?试画出此时AB梁的挠曲线大致形状。
答:Lx32=解:固定端约束反力如图所示。
则AB梁上距离A端l处的横截面上的弯矩为M(l)=Fl-F(L-x)由挠曲线微分方程得:EIω”=-M(l)=F(L-x)-Fl积分得:EIω’=F(L-x)l-2Fl2+C1;再积分得:EIω=2F(L-x)l2-6Fl3+C1l+C2;由边界条件l=0 ,ω’=0得C1=0;由ω=0得C2=0L题 5 - 4 图题 5 - 5 图刚性杆qBB∴EI ω=2F (L -x )l 2-6F l 3;由题意知l =L 时,ω=0得x =32L AB 梁挠曲线大致形状:M (l )=Fl -3F L ;0<l <3L 时,M (l )<0;3L<l <L 时,M (l )>05-5图示刚架在端点C 处受集中力F 作用,试求当B 点的铅垂位移为零时La的比值。
《材料力学》第五章课后习题参考答案
错误原因及避免方法
错误原因
1. 对材料力学的基本原理理解不深入,导致选择错误的公式或方法进行 计算。
2. 计算过程中出现数值错误或单位不统一等问题,导致结果偏差较大。
错误原因及避免方法
• 对计算结果缺乏分析和讨论,无法判断其 合理性和准确性。
错误原因及避免方法
01
避免方法
02
03
04
1. 加强对材料力学基本原理 的学习和理解,掌握各种公式 和方法的适用范围和条件。
题目一
分析并比较不同材料在拉伸过程中的力学行为差异。
题目二
讨论材料疲劳破坏的机理及影响因素。
要求
掌握材料在拉伸过程中的应力-应变曲线,理解弹性模量 、屈服强度、抗拉强度等概念,能够运用所学知识分析不 同材料的力学行为。
要求
了解材料疲劳破坏的基本概念,掌握疲劳破坏的机理和影 响因素,能够运用所学知识分析实际工程中的疲劳破坏问 题。
知识点综合运用
弹性力学基础
运用弹性力学的基本原理,分析 材料在弹性阶段的力学行为,计
算弹性模量等参数。
塑性力学基础
运用塑性力学的基本原理,分析材 料在塑性阶段的力学行为,理解屈 服强度、抗拉强度等概念。
疲劳破坏理论
运用疲劳破坏的基本理论,分析材 料在交变应力作用下的力学行为, 讨论疲劳破坏的机理和影响因素。
加强实践应用
除了理论学习外,我还计划通过 实践应用来加深对材料力学的理 解。例如,可以尝试利用所学知 识解决实际工程问题,或者参加 相关的实验和课程设计等。
拓展相关学科领域
材料力学是一门基础学科,与其他学 科领域有着密切的联系。因此,我计 划拓展相关学科领域的学习,如结构 力学、弹性力学等,以便更全面地了 解材料的力学性能和工程应用。
周建方版材料力学习题解答[第五章]-推荐下载
40 sin 90 =30 MPa
402
30MPa
2 x
最大主应力 1 的方向与 x 轴正向夹角为逆时针 26.57
max
1 3 2
b)解: (1) 求指定斜截面上的应力
取水平轴为 x 轴, x =60MPa , y = -20MPa , x = -30MPa,α= -30
带入公式,得:
100 40 100 40 cos 90
100
=
2
2
40
sin 90
2
40 cos 90 =
(2) 求主应力及其方向,由公式(5-8)得:
x
100
=
y 2
2
40
按代数值 1 2 3 得
x
2
100 40 2
sin(60)
y
2
60 (20) 60 (20) 2 (30)2 70 MPa
2
按代数值 1 2 3 得
2
1 70 MPa, 2 0 MPa, 3 30 MPa
由公式(5-7)可求得主应力方向
tg 2 0
16T d 3
F
T A
d
64Fl d 3
10
T
(d)
30 20
c)
F
16T d 3
20 30
d)
10
4F d 2
A
b) 1 =40 MPa, 2 =0, 3 =-30 MPa,属于二向应力状态 c) 1 =20 MPa, 2 =10 MPa, 3 =-30 MPa,属于三向应力状态
材力第5章作业答案
第5章作业答案5-1解:1-1截面弯矩 21111000160011300N m 2M −=−×−××=−i A 点应力 3113130010(55)122.54MPa 100150A A z M y I σ−−××−×===× (拉应力) B 点应力 311313001035121.62MPa 100150B B z M y I σ−−×××===−× (压应力) 5-4解:(1)求支座反力由 0=ΣA m ,0212=×+×−×a P a P a R B 解得 6=B R kN由 0=ΣY ,012=−++−A B R P P R 解得 22=A R kN(2)作弯矩图8.4−=×−=a P M A kN•m6.3=×=a R M B C kN•m(3)求最大拉压应力由弯矩图可知,截面A 的上边缘及截面C 的下边缘受拉;截面A 的下边缘及截面C 的上边缘受压。
虽然C A M M >,但 12y y <,所以只有分别计算此二截面的拉应力,才能判断出最大拉应力所对应的截面;截面A 下边缘的压应力最大。
截面A 上边缘处36101033.51040108.4126332=×××××==−−z A t I y M σMPa 截面C 下边缘处54101033.51080106.3126331=×××××==−−z C t I y M σMPa 比较可知在截面C 下边缘处产生最大拉应力,其值为54max =t σMPa 截面A 下边缘处72101033.51080108.4126331max=×××××==−−z A c I y M σMPa5-5解:1)计算最大弯矩:33max 2200N 239510m= 5.26910N m M −=−××−×⋅ 2)确定最大正应力:()()()max max max33344666mm0611108mm 5268N m π2π10810m 212106113232247110Pa=24.71MPaM M D W ασα−==⋅===××−×−=×....5-7解:1)计算截面弯矩m-m 截面弯矩 m-m 20kN m M =in-n 截面弯矩 n-n 2015325kN m M =−×=−i 2)计算各点应力 m-m 截面:A 点 62201067.4MPa 180300m m A z M W σ−××=−=−=−× (压应力) B 点 632010100124.9MPa 180300m m B B z M y I σ−×××===×(拉应力) C 点 6320100120180300m m C C z M y I σ−×××===× D 点 62201067.4MPa 180300m m D z M W σ−××=−==× (拉应力) n-n 截面:A 点 62251069.3MPa 180300n n A z M W σ−××===× (拉应力) B 点 632510100126.2MPa 180300n n B B z M y I σ−−×××===−×(压应力) C 点0C σ=D 点 62251069.3MPa 180300n n D z M W σ−××=−=−=−× (压应力)5-85-11 答案见课件5-16 答案见课件5-175-19解:1)画弯矩图C 截面左侧弯矩为-30 kN ·m ,右侧弯矩为40 kN ·m ,左右两截面均可能为危险截面。
材料力学练习册5-6详细答案
第五章弯曲应力5-1 直径为d的金属丝,环绕在直径为D的轮缘上。
试求金属丝内的最大正应变与最大正应力。
已知材料的弹性模量为E。
解:5-2 图示直径为d的圆木,现需从中切取一矩形截面梁。
试问:(1) 如欲使所切矩形梁的弯曲强度最高,h和b应分别为何值;(2) 如欲使所切矩形梁的弯曲刚度最高,h和b应分别为何值;解:(1) 欲使梁的弯曲强度最高,只要抗弯截面系数取极大值,为此令(2) 欲使梁的弯曲刚度最高,只要惯性矩取极大值,为此令5-3 图示简支梁,由№18工字钢制成,在外载荷作用下,测得横截面A 底边的纵向正应变ε=3.0×10-4,试计算梁内的最大弯曲正应力。
已知钢的弹性模量E =200GPa ,a =1m 。
解:梁的剪力图及弯矩图如图所示,从弯矩图可见:5-4 No.20a 工字钢梁的支承和受力情况如图所示。
若[]MPa 160=σ,试求许可载荷F 。
5-5 图示结构中,AB 梁和CD 梁的矩形截面宽度均为b 。
如已知AB 梁高为1h ,CD 梁高为2h 。
欲使AB 梁CD 梁的最大弯曲正应力相等,则二梁的跨度1l 和2l 之间应满足什么样的关系?若材料的许用应力为[σ],此时许用载荷F 为多大?5-6 某吊钩横轴,受到载荷kN 130F =作用,尺寸如图所示。
已知mm 300=l ,mm 110h =,mm 160b =,mm 75d 0=,材料的[]MPa 100=σ,试校核该轴的强度。
5-7 矩形截面梁AB,以固定铰支座A及拉杆CD支承,C点可视为铰支,有关尺寸如图所示。
设拉杆及横梁的[]MPaσ,试求作用于梁B端的许可载荷F。
=1605-8 图示槽形截面铸铁梁,F=10kN,M e=70kN·m,许用拉应力[σt]=35MPa,许用压应力[σc]=120MPa。
试校核梁的强度。
解:先求形心坐标,将图示截面看成一大矩形减去一小矩形惯性矩弯矩图如图所示,C截面的左、右截面为危险截面。
材料力学习题解答[第五章]
5-1构件受力如图5-26所示。
试:(1)确定危险点的位置;(2)用单元体表示危险点的应力状态(即用纵横截面截取危险点的单元体,并画出应力)。
题5-1图解:a) 1) 危险点的位置:每点受力情况相同,均为危险点;2)用单元体表示的危险点的应力状态见下图。
b) 1) 危险点的位置:外力扭矩3T与2T作用面之间的轴段上表面各点;2)应力状态见下图。
c) 1) 危险点:A点,即杆件最左端截面上最上面或最下面的点;2)应力状态见下图。
d) 1)危险点:杆件表面上各点;2)应力状态见下图。
5-2试写出图5-27所示单元体主应力σ1、σ2和σ3的值,并指出属于哪一种应力状态(应力单位为MPa)。
10题5-2图AAT(a)(c)(d)364dFlπτ=a) b) c) d)a) b) c)解: a) 1σ=50 MPa, 2σ=3σ=0,属于单向应力状态b) 1σ=40 MPa, 2σ=0, 3σ=-30 MPa ,属于二向应力状态 c) 1σ=20 MPa, 2σ=10 MPa, 3σ=-30 MPa ,属于三向应力状态5-3已知一点的应力状态如图5-28所示(应力单位为MPa )。
试用解析法求指定斜截面上的正应力和切应力。
题5-3图解:a) 取水平轴为x 轴,则根据正负号规定可知: x σ=50MPa , y σ=30MPa , x τ=0, α=-30 带入式(5-3),(5-4)得 ατασσσσσα2sin 2cos 22x yx yx --++==45MPaατασστα2cos 2sin 2x yx +-== -8.66MPab) 取水平轴为x 轴,根据正负号规定:x σ= -40MPa , y σ=0 , x τ=20 MPa , α=120带入公式,得:240sin 20240cos 20402040---++-=ασ=7.32MPa x τ= 240cos 20240sin 2040+--=7.32MPac) 取水平轴为x 轴,则x σ= -10MPa , y σ=40MPa , x τ= -30MPa,α=30代入公式得:60sin )30(60cos 2401024010----++-=ασ=28.48MPa x τ= 60cos 3060sin 24010---=-36.65MPaa)b)c)5-4已知一点的应力状态如图5-29所示(应力状态为MPa )。
材料力学课后答案
材料力学课后答案材料力学是研究材料内部力学性质和行为的学科,它是材料科学与工程学的重要基础课程之一。
通过学习材料力学,我们可以了解材料的力学性能和行为,为材料的设计、加工和应用提供理论基础和指导。
在课堂学习之外,课后习题是巩固知识、提高能力的重要途径。
下面是一些材料力学课后习题的答案,希望能对大家的学习有所帮助。
1. 什么是应力?应变?它们之间的关系是什么?答,应力是单位面积上的力,通常用σ表示,其公式为σ=F/A,其中F为作用在物体上的力,A为物体的受力面积。
应变是物体单位长度的形变,通常用ε表示,其公式为ε=ΔL/L0,其中ΔL为长度变化量,L0为原始长度。
应力和应变之间的关系由杨氏模量E来描述,公式为σ=Eε。
2. 什么是弹性模量?它有哪些类型?答,弹性模量是描述材料在弹性阶段的刚度和变形能力的物理量。
常见的弹性模量包括杨氏模量、剪切模量、泊松比等。
3. 什么是拉伸、压缩、剪切?答,拉伸是指物体在外力作用下沿着其长度方向发生的形变;压缩是指物体在外力作用下沿着其长度方向发生的缩短形变;剪切是指物体在外力作用下沿着其平面内部发生的相对位移形变。
4. 什么是胶性变形?塑性变形?答,胶性变形是指材料在受力作用下发生的可逆形变,即在去除外力后,材料可以恢复到原来的形状;塑性变形是指材料在受力作用下发生的不可逆形变,即在去除外力后,材料无法完全恢复到原来的形状。
5. 什么是材料的疲劳破坏?有哪些影响因素?答,材料的疲劳破坏是指在交变应力作用下,材料在循环载荷下发生的破坏。
影响因素包括应力幅值、载荷次数、材料的强度和韧性等。
以上是对材料力学课后习题的部分答案,希望能够帮助大家更好地理解和掌握材料力学的知识。
在学习过程中,要多做习题、多思考、多讨论,相信通过努力,一定能够取得好成绩。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
5.1 试确定图示梁的危险截面,分别计算图示三种截面上1、2、3点处的正应力。
F =20kNF =10kN1m 1m 1m1203BA 122180301120321803030301(a)(b)(c)1203218030301解:m kN M ⋅-=10max(a )MPa y I M z 4.1590121801201010361max 1=⨯⨯⨯=-=σ;MPa y I M z3.1060121801201010362max 2=⨯⨯⨯=-=σMPa y I M z4.1590121801201010363max 3-=⨯⨯⨯-=-=σ(b )433453600001212045212180120mm I z =⨯⨯-⨯=MPa y I M z 8.199045360000101061max 1=⨯⨯=-=σ;MPa y I M z 2.136045360000101062max 2=⨯⨯=-=σMPa y I M z 8.199045360000101063max 3-=⨯⨯-=-=σ(c )mm y c 1153012015030165301207515030=⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=()()423232490750011516530120123012075115150301215030mm I z =-⨯⨯+⨯+-⨯⨯+⨯=MPa y I M z 1.266524907500101061max 1=⨯⨯=-=σ;MPa y I M z 1.143524907500101062max 2=⨯⨯=-=σMPa y I M z 2.4611524907500101063max 3-=⨯⨯-=-=σ5.2 如图所示,圆截面梁的外伸部分系空心圆截面,轴承A 和D 可视为铰支座。
试求该轴横截面上的最大正应力。
解:剪力图和弯矩图如下:3.361.3440.91.644.643F (kN)S xxM (kN m)m kN M B ⋅=344.1,m kN M D ⋅=9.0MPa D M W M B z B B 4.636010344.13232363max,=⨯⨯⨯===ππσ()()MPa D M W M D z D D 1.6275.0160109.03213243643max,=-⨯⨯⨯⨯=-==παπσ 故,MPa 4.63max =σ5.3 图示简支梁受均布载荷作用。
已知材料的许用应力[σ]=160MPa 。
(1)设计实心圆截面的直径d ;(2)设计宽度与高度之比b /h =2/3的矩形截面;(3)设计内径与外径之比d /D =3/4的空心圆截面;(4)选择工字形截面的型钢;(5)分析以上4种截面的合理性。
解:最大弯矩为m kN 20410818122max ⋅=⨯⨯==ql M [][]36max max max 1250001601020mm M W W M z z =⨯=≥⇒≤=σσσ实心圆截面:323d W z π=,故[]mm 109=d ,6.13=AW z; 矩形截面 :9632h bh W z ==,故[][]104mm mm 4.96==h b ,,3.17=A W z ; 空心圆截面:()()3275.013214343-=-=D D W z παπ,故[]mm 124=D ,2.24=A Wz ; 工字形截面:选16号,0.54=AWz 。
由以上计算可见,工字形截面的单位面积抗弯能力最强。
5.4 图示20a 工字钢简支梁。
已知材料的许用应力为[σ解:最大弯矩为()m kN 3223131max ⋅=⨯⨯==F F Fa M20a 工字钢:3237cm W z =[]kN F F W Mz 9.5610237103236max max ≤⇒≤⨯⨯==σσ5.5 图示T 形截面悬臂梁。
材料为铸铁,其抗拉许用应力[t σ]=40MPa ,抗压许用应力[c σ]=160MPa ,截面对形心轴z 的惯性矩4cm 10180=Z I ,cm 64.91=h 。
试按正应力强度条件计算梁的许可载荷F 。
解:()m kN 2max⋅==+F M M C ()m kN 2max ⋅==-F M M B C 截面:[]t z C t c F h I M σσ≤⨯⨯⨯==6.1531010180102462max ,kN F 3.13≤[]c z C cc F h I M σσ≤⨯⨯⨯==4.961010180102461max ,kN F 5.84≤ A 截面:[]t z B tB F h I M σσ≤⨯⨯⨯==4.961010180102461max ,,kN F 2.21≤[]c z B cB F h I M σσ≤⨯⨯⨯==6.1531010180102462max,,kN F 0.53≤ 故,取[]kN F 3.13≤。
5.6 起重机导轨梁由两根工字钢组成。
起重机自重kN 501=F ,起重量kN 102=F 。
已知材料的许用正应力[σ]=160MPa ,许用切应力[τ]=100MPa 。
不考虑梁的自重,试按正应力强度条件选择工字钢的型号,并进行切应力强度校核。
解:剪力图和弯矩图如下。
10kN50kN6x +10(kN)50-6x40-6x10+6xABxF S (kN)x(50-6x )x(10+6x )(8-x )xM (kN m).可能最大的弯矩及极值为()()x x x M 6501-=,()0125011=-=∂∂x xx M ,m x 17.41=,m kN M ⋅=2.104max ,1 ()()()x x x M -+=86102,()0123822=-=∂∂x xx M ,m x 17.32=,m kN M ⋅=2.140max ,1 故,当m x 17.3=,弯矩最大,其值为m kN M ⋅=2.140max[][]36max max max mm 8.4380201602102.14022=⨯⨯=≥⇒≤=σσσM W W M z z查表,可选取28a 工字钢,3mm 508000=z W ,mm 246=zz S I,mm b 5.8=。
当m x 8=,kN 58max ,=S F ,[]ττ≤=⨯⨯⨯==MPa bI S F z z S 9.132465.8210583max ,max结构满足剪切强度条件。
5.7 图示由三根木条胶合的悬臂梁,其长度l =1m 。
木材的许用正应力[σ]=10MPa ,许用切应力[τ]=1MPa ,胶合面的许用切应力[胶τ]=0.34MPa 。
试求许可载荷F 。
解:()m kN F Fl M ⋅==max木材弯曲正应力校核:[]kN 75.315010010626max max ≤⇒≤⨯⨯⨯==F F W M z σσ 木材切应力校核:[]kN 10150100105.15.13max ≤⇒≤⨯⨯==F F A F ττ胶合面切应力校核:[]kN 825.312/15010010050100501033≤⇒≤⨯⨯⨯⨯⨯⨯==F F bI FS z z s 胶胶ττ 综合,可得[]kN 75.3=F 。
5.8 图示槽形截面外伸梁。
已知材料的抗拉许用应力[t σ]=50MPa ,抗压许用应力[c σ]=120MPa ,许用切应力[τ]=30MPa 。
试校核梁的强度。
解:剪力图和弯矩图如图。
m kN 10max ⋅==+D M Mm kN 20max ⋅==-B M MFAB505050100lmm y 6.1532001002501501002001001252501502=⨯-⨯⨯⨯-⨯⨯=,mm y 4.966.1532501=-=()()423231018601191006.153200100122001001256.15325015012250150mm I z =-⨯⨯-⨯--⨯⨯+⨯= D 截面弯曲强度校核:[]t z D tD MPa y I M σσ≤=⨯⨯==1.156.153101860119101062max ,[]c z D cD MPa y I M σσ≤=⨯⨯==47.94.96101860119101061m ax , B 截面弯曲强度校核: []t z B tB MPa y I M σσ≤=⨯⨯==9.184.96101860119102061max ,[]c z B cB MPa y I M σσ≤=⨯⨯==2.306.153101860119102062max,切应力强度校核:3max ,6.58960426.1536.153252mm S z =⨯⨯⨯=[]ττ≤=⨯⨯⨯==MPa bI S F z z 32.2101860119506.58960410203max ,max max故,梁满足强度条件。
5.9 图示18号工字钢梁,其上作用着可移动的载荷F 。
为提高梁的承载能力,试确定a 的合理数值及相应的许可载荷F 。
设材料的许用应力为[σ]=160MPa 。
解:两种情况可能弯矩最大,如图。
类似题4.4,只有当()Fa a F =-26时,最大弯矩最小,即m 2=a 。
()m kN 2max ⋅=F M查表,18号工字钢截面:3mm 185000=z W则,[]σσ≤⨯==1850001026max max F W M zkN 8.14≤F5.10 我国晋朝的营造法式中,给出矩形截面梁的高度与宽度之比为2:3。
试用正应力强度条件证明:从圆木中锯出的矩形截面梁,上述尺寸比例接近最佳比值。
解:()66222b d b bh W z -== d b b d b W z 3306322=⇒=-=∂∂,d b d h 3622=-= 5.12≈=bhBDCF=20kN 35kN 5kN510201520q=10kN/mAxxM (kN m).F S (kN)F F /2F (6-a )/2F /2F (12-a )/(12-2a )FaFa /(12-2a )F x M (kN m).x M (kN m).12mAB a a F5.11 均布载荷作用下的等强度简支梁,材料的许用正应力为[σ],许用切应力为[τ]。
假设其横截面为矩形,宽度b 保持不变。
试求截面高度h解:()22121qx qlx x M -=()()()[]()[]σσσb x lx qx h x bh x lx q x bh qxqlx W x M z 22222max 3321216-=⇒=-=-==()qx ql x F s -=21,ql F s 21max ,= ()[][]τττb ql h bh ql bh ql x A F s 4343215.15.1max ,max≥⇒≤===。