孙训方材料力学第五版答案
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=(向下)
(向下)
为保证,点A移至,由图中几何关系知;
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第三章扭转
3-1 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。试作轴的扭矩图。
解:kN
kN
kN
kN
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3-2(3-3)圆轴的直径,转速为。若该轴横截面上的最大
切应力等于,试问所传递的功率为多大?
解:故
即
又
故
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3-3(3-5)实心圆轴的直径mm,长m,其两端所受外力偶矩
,材料的切变模量。试求:
(1)最大切应力及两端截面间的相对扭转角;
(2)图示截面上A,B,C三点处切应力的数值及方向;
(3)C点处的切应变。
解:=
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3-4(3-6)图示一等直圆杆,已知,,,
。试求:
(1)最大切应力;
(2)截面A相对于截面C的扭转角。
解:(1)由已知得扭矩图(a)
(2)
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3-5(3-12)长度相等的两根受扭圆轴,一为空心圆轴,一为实心圆轴,两者
材料相同,受力情况也一样。实心轴直径为d;空心轴外径为D,内径为,且
。试求当空心轴与实心轴的最大切应力均达到材料的许用切应力
),扭矩T相等时的重量比和刚度比。
解:重量比=
因为
即
故
故
刚度比=
=
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3-6(3-15) 图示等直圆杆,已知外力偶矩,,
许用切应力,许可单位长度扭转角,
切变模量。试确定该轴的直径d。
解:扭矩图如图(a)
(1)考虑强度,最大扭矩在BC段,且
(1)
(2)考虑变形
(2)
比较式(1)、(2),取
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3-7(3-16) 阶梯形圆杆,AE段为空心,外径D=140mm,内径
d=100mm;BC段为实心,直径d=100mm。外力偶矩,,
。已知:,,。试校核该轴的强度和刚度。
解:扭矩图如图(a)
(1)强度
=
,BC段强度基本满足
=
故强度满足。
(2)刚度
BC段:
BC段刚度基本满足。
AE段:
AE段刚度满足,显然EB段刚度也满足。
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3-8(3-17) 习题3-1中所示的轴,材料为钢,其许用切应力,切
变模量,许可单位长度扭转角。试按强度及刚度条件选择圆轴的直径。
解:由3-1题得:
故选用。
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3-9(3-18) 一直径为d的实心圆杆如图,在承受扭转力偶矩后,测得圆杆
表面与纵向线成方向上的线应变为。试导出以,d和表示的切变模量G的表达式。
解:圆杆表面贴应变片处的切应力为
圆杆扭转时处于纯剪切状态,图(a)。
切应
变(1)对角线方向线应变:
(2)
式(2)代入(1):
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3-10(3-19)有一壁厚为25mm、内径为250mm的空心薄壁圆管,其长度为1m,
作用在轴两端面内的外力偶矩为180。试确定管中的最大切应力,并求管
内的应变能。已知材料的切变模量。
解:
3-11(3-21)簧杆直径mm的圆柱形密圈螺旋弹簧,受拉力作
用,弹簧的平均直径为mm,材料的切变模量。试求:(1)簧杆内的最大切应力;
(2)为使其伸长量等于6mm所需的弹簧有效圈数。
解:,
故
因为
故圈
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3-12(3-23)图示矩形截面钢杆承受一对外力偶矩。已知材料的
切变模量,试求:
(1)杆内最大切应力的大小、位置和方向;
(2)横截面矩边中点处的切应力;
(3)杆的单位长度扭转角。
解:,,
由表得
MPa
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第四章弯曲应力
4-14-24-34-44-54-64-74-84-94-10下
页
4-1(4-1)试求图示各梁中指定截面上的剪力和弯矩。
解:(a)
(b)
(c)
(d)
=(e)
(f)
(g)
(h)
=
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4-2(4-2) 试写出下列各梁的剪力方程和弯矩方程,并作剪力图和弯矩图。
解:(a)
(b)时
时
(c)
时
时
(d)
(e)时,
时,
(f)AB段:
BC段:
(g)AB段内:
BC段内:
(h)AB段
内:
BC段内:
CD段内:
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4-3(4-3)试利用荷载集度、剪力和弯矩间的微分关系作下列各梁的剪力图和弯矩图。
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4-4(4-4)试作下列具有中间铰的梁的剪力图和弯矩图。
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4-5(4-6)已知简支梁的剪力图如图所示。试作梁的弯矩图和荷
载图。已知梁上没有集中力偶作用。
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4-6(4-7) 试根据图示简支梁的弯矩图作出梁的剪力图与荷载图。