工程力学材料力学答案-第十一章解析
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11-6 图示悬臂梁，横截面为矩形，承受载荷F 1与F 2作用，且F 1=2F 2=5 kN ，试计算梁内的
最大弯曲正应力，及该应力所在截面上K 点处的弯曲正应力。
解：(1) 画梁的弯矩图
(2) 最大弯矩（位于固定端）：
max 7.5 M kN =
(3) 计算应力： 最大应力：
K 点的应力：
11-7 图示梁，由No22槽钢制成，弯矩M =80 N.m ，并位于纵向对称面（即x-y 平面）内。
试求梁内的最大弯曲拉应力与最大弯曲压应力。
解：(1) 查表得截面的几何性质：
4020.3 79 176 z y mm b mm I cm ===
(2) 最大弯曲拉应力（发生在下边缘点处）
()30max
8
80(7920.3)10 2.67 17610x M b y MPa I σ
-+-⋅-⨯-⨯===⨯
6max max max
22
7.510176 408066
Z
M M MPa bh W σ⨯====⨯6max max 33
7.51030
132 ********
K Z
M y M y MPa bh I σ⋅⋅⨯⨯====⨯
x M
1
z
M M z
(3) 最大弯曲压应力（发生在上边缘点处）
30max
8
8020.3100.92 17610
x M y MPa I σ
---⋅⨯⨯===⨯ 11-8 图示简支梁，由No28工字钢制成，在集度为q 的均布载荷作用下，测得横截面C 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 =200 Gpa ，a =1 m 。
解：(1) 求支反力
31 44
A B R qa R qa ==
(2) 画内力图
(3) 由胡克定律求得截面C 下边缘点的拉应力为：
49max 3.010******* C E MPa σε+-=⋅=⨯⨯⨯=
也可以表达为：
2
max
4C C z z
qa M
W W σ+== (4) 梁内的最大弯曲正应力：
2
max
max max 993267.5 8
C z
z qa M MPa W W σσ+
=
===
q
x
x
F S
M
11-14 图示槽形截面悬臂梁，F =10 kN ，M e =70 kNm ，许用拉应力[σ+]=35 MPa ，许用压应力
[σ-]=120 MPa ，试校核梁的强度。
解：(1) 截面形心位置及惯性矩：
112212(150250)125(100200)150
96 (150250)(100200)
C A y A y y mm A A ⋅+⋅⨯⋅+-⨯⋅=
==+⨯+-⨯
332
284
1505025200(15050)(25)2(25200)(150)12121.0210 zC
C C I y y mm ⎡⎤⨯⨯=+⨯⋅-++⨯⋅-⎢⎥
⎣⎦=⨯ (2) 画出梁的弯矩图
(3) 计算应力
A +截面下边缘点处的拉应力及上边缘点处的压应力分别为：
68
(250)
4010(25096)60.4 1.0210C A A zC
M y MPa I σ
++
+⋅-⨯-=
==⨯ 68
40109637.61.0210
C
A A zC
M y MPa I σ-
++
⋅⨯⨯=
==⨯ A -截面下边缘点处的压应力为
68
(250)
3010(25096)45.3 1.0210
C A A zC
M y MPa I σ
--
-⋅-⨯-=
==⨯ 可见梁内最大拉应力超过许用拉应力，梁不安全。 11-15 图示矩形截面钢梁，承受集中载荷F 与集度为q 的均布载荷作用，试确定截面尺寸b 。
已知载荷F =10 kN ，q =5 N/mm ，许用应力[σ] =160 Mpa 。
C
B
x
解：(1) 求约束力：
3.75 11.25 A B R kNm R kNm ==
(2) 画出弯矩图：
(3) 依据强度条件确定截面尺寸
[]66max max
23
3.7510 3.7510160 466
z
M MPa bh b W σσ⨯⨯===≤= 解得：
32.7 b mm ≥
11-17 图示外伸梁，承受载荷F 作用。已知载荷F =20KN ，许用应力[σ]=160 Mpa ，试选择
工字钢型号。
解：(1) 求约束力：
5 25 A B R kNm R kNm ==
(2) 画弯矩图：
(3) 依据强度条件选择工字钢型号
[]6max max
2010160 M MPa W W
σσ⨯==≤=
解得：
3125 W cm ≥
查表，选取No16工字钢
F
x
M
x
M