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

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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

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:,

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

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

(c)

(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。

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