习题第四章弯曲内力与强度问题
弯曲内力习题与答案
弯曲力1. 长l的梁用绳向上吊起，如图所示。
钢绳绑扎处离梁端部的距离为x。
梁由自重引起的最大弯矩|M|max为最小时的x值为：(A) /2l；(B) /6l；(C…) 1)/2l。
l；(D) 1)/22. 多跨静定梁的两种受载情况如图(a)、(b)所示。
下列结论中哪个是正确的？(A) 两者的剪力图相同，弯矩图也相同；(B) 两者的剪力图相同，弯矩图不同；(C) 两者的剪力图不同，弯矩图相同；(D….) 两者的剪力图不同，弯矩图也不同。
3. 图示(a)、(b)两根梁，它们的(A) 剪力图、弯矩图都相同；(B…) 剪力图相同，弯矩图不同；(C) 剪力图不同，弯矩图相同；(D) 剪力图、弯矩图都不同。
4. 图示梁，当力偶M e的位置改变时，有下列结论：(A) 剪力图、弯矩图都改变；(B…) 剪力图不变，只弯矩图改变；(C) 弯矩图不变，只剪力图改变；(D) 剪力图、弯矩图都不变。
5. 图示梁C截面弯矩M C = ；为使M C =0，则M e= ；为使全梁不出现正弯矩，则M e≥。
6. 图示梁，已知F、l、a。
使梁的最大弯矩为最小时，梁端重量P= 。
7. 图示梁受分布力偶作用，其值沿轴线按线性规律分布，则B端支反力为，弯矩图为 次曲线，|M |max 发生在 处。
8. 图示梁，m (x )为沿梁长每单位长度上的力偶矩值，m (x )、q (x )、F S (x )和M (x )之间的微分关系为：S d ();d F x x = d ()d M x x = 。
9. 外伸梁受载如图，欲使AB 中点的弯矩等于零时，需在B 端加多大的集中力偶矩（将大小和方向标在图上）。
10. 简支梁受载如图，欲使A 截面弯矩等于零时，则=e21e /M M 。
1-10题答案：1. C 2. D 3. B 4. B 5. 28e2M ql -；42ql ；22ql 6. ⎪⎭⎫⎝⎛-a l a F 24 7. m 0/2；二；l /28. q (x )；F S (x )+ m (x ) 9. 10. 1/211-60题. 作图示梁的剪力图和弯矩图。
《材料力学》第四章 弯曲内力
M FS
F S
（3）画出FS图与M图。 画出F 图与M 剪力图为一斜直线， 剪力图为一斜直线， x=0，FS=ql/2；x=l，FS=-ql/2； ； 弯矩图为一抛物线， 弯矩图为一抛物线， 由三点来确定： 由三点来确定： x=0及x=l时，M＝0； x=l/2， M＝ql2／8。 。
M x = a, M = O a AC段 x=0， AC段：x=0，M＝0 ； l
CB段 CB段：x=a, x=l, M＝ x= , M＝0
MO M =－ b l
试作轴的简力图和弯矩图
补例1 补例1
解
（1）求支反力。 求支反力。
1 ql 2
R A = RB =
（2）用截面法求剪力和弯矩方程。 用截面法求剪力和弯矩方程。
∑ mA = 0 ∑m
B
=0
l －m－P ⋅ + YB ⋅ l = 0 2 l －YA ⋅ l－m+P ⋅ = 0 2
YA－FSC＝0 , 3 FSC＝－ P 2
5 P B 2 3 Y A =－ P 2 Y =
m
（2）计算C截面的内力。 计算C截面的内力。
∑Y = 0 ,
P
l 13 mC＝0 , YA ⋅ －m＋M C＝0 , M C＝ Pl ∑ 4 8
求反力： 解 （1）求反力：
∑ X = 0, X = 0 ∑ Y = 0, P － Y ＝0 ∑ m ＝0， m － Pa ＝0
C C C C
YC＝ P m C＝ Pa
（2）列弯矩和轴力方程。 列弯矩和轴力方程。 AB段 AB段：M(x)= Px, N(x)=0 , BC段 BC段：M(y)=mC=Pa, N(y)=P ,
材料力学典型例题及解析 4.弯曲内力典型习题解析
弯曲内力典型习题解析1 作图示简支梁的剪力图和弯矩图，并求出maxSF 和maxM。
解题分析：作剪力、弯矩图的基本方法是写出每一段梁上的剪力、弯矩方程，根据方程描点作图。
在能熟练地作剪力、弯矩图后，可采用如下简便作图法：在表中列出特殊截面（如有位移约束的截面、集中力作用截面等的剪力、弯矩值，再根据载荷集度与剪力、弯矩之间的微分关系判断各区段的内力图形状，连线相邻特殊截面对应的点。
下面按两种方法分别作图。
解I ：1、求支反力qa F Ay =，qa F Cy 2=2、将梁分成AB 、BC 和CD 三个区段 以A 为原点，向右取x 坐标。
AB 段，如图d ：qa F F Ay ==S ，()a x <<02qa(c)(b)(a)M(d)(e)MSSSM(f)题1图qax x F M Ay ==，()a x ≤≤0BC 段，如图e：)2()(S x a q a x q F F Ay −=−×−=，(a x a 2<<))/2()/2)((22a x q a x a x q x F M Ay +=−−+=，(a x a 2≤≤)CD 段，如图f：)()(S x a q F a x q F F Ay −=−−×−=，(a x a 32<<))/2()/2)((22a x q a x a x q x F M Ay +=−−+=，(a x a 32≤≤)3、按照步骤2所得各段梁的剪力、弯矩方程画出剪力图和弯矩图，如图b 和图c。
4、计算剪力和弯矩的最大值qa F 2maxS=， 2max23qa M=解II ：1、计算支反力qa F Ay =，qa F Cy2=2、将梁分为AB 、BC 、CD 三个区段，计算每个区段起点和终点的力值。
3、根据载荷情况及微分关系，判断各力区的内力图形状，并以相应的图线连接起来，得到剪力图和弯矩图。
力区 A 截面 AB B 截面 BC C 截面 CD D 截面 载荷 F Ay 向上 q =0无集中力q =负常数 F 向下 q =负常数 F Dy 向上F S突跳F Ay水平(+)连续 下斜线(+) 突减F 下斜线(-) 突跳F DyM 0 上斜线 相切上凸抛物线转折上凸抛物线4、计算剪力弯矩最大值qa F 2maxS=， 2max23qa M=讨论：利用剪力弯矩方程作图时，注意坐标轴x 的正向一般由左至右。
最新弯曲的内力与强度计算习题
弯曲的内力与强度计算一、判断题1.如图1示截面上，弯矩M和剪力Q的符号是：M为正，Q为负。
（）图12.取不同的坐标系时，弯曲内力的符号情况是M不同，Q相同。
（）3、在集中力作用的截面处，Q图有突变，M连续但不光滑。
（）4、梁在集中力偶作用截面处，M图有突变，Q图无变化。
（）5.梁在某截面处，若剪力Q=0，则该截面的M值一定为零值。
（）6.在梁的某一段上，若无荷载作用，则该梁段上的剪力为常数。
（）7.梁的内力图通常与横截面面积有关。
（）8.应用理论力学中的外力定理，将梁的横向集中力左右平移时，梁的Q 图，M图都不变。
（）9.将梁上集中力偶左右平移时，梁的Q图不变，M图变化。
（）10.图2所示简支梁跨中截面上的内力为M≠0，Q=0。
（）图 2 图 311.梁的剪力图如图3所示，则梁的BC段有均布荷载，AB段没有。
（）12.上题中，作用于B处的集中力大小为6KN，方向向上。
（）13.右端固定的悬臂梁，长为4m，M图如图示，则在x=2m处，既有集中力又有集中力偶。
（）图 4 图 514.上题中，作用在x=2m处的集中力偶大小为6KN·m，转向为顺时针。
（）15.图5所示梁中，AB跨间剪力为零。
（）16.中性轴是中性层与横截面的交线。
（）17.梁任意截面上的剪力，在数值上等于截面一侧所有外力的代数和。
（）18.弯矩图表示梁的各横截面上弯矩沿轴线变化的情况，是分析梁的危险截面的依据之一。
（）19.梁上某段无荷载作用，即q=0，此段剪力图为平行x的直线；弯矩图也为平行x轴的直线。
（）20.梁上某段有均布荷载作用，即q=常数，故剪力图为斜直线；弯矩图为二次抛物线。
（）21.极值弯矩一定是梁上最大的弯矩。
（）22.最大弯矩Mmax只可能发生在集中力F作用处，因此只需校核此截面强度是否满足梁的强度条件。
（）23.截面积相等，抗弯截面模量必相等，截面积不等，抗弯截面模量必不相等。
（）24.大多数梁都只进行弯曲正应力强度核算，而不作弯曲剪应力核算，这是因为它们横截面上只有正应力存在。
习题解答4(弯曲内力)
M2 FS2
M3 FS3
M2 = - F×1 = - 10 kN· m
F C
FS3 = F = 10 kN M3 = 0
P73 40-1(d) a = l
12 3 O(3Fa) F M
A
F A
B
12
C
3
FS1 M1
D FD
Fy = 0
FD = 10 kN
FS1 = - F = - 10 kN
3 qa2 2
FS 图
1 qa2 2
1 M(x) = - qa×(2a- a-x) 2 3 2 = qax - qa 2 BC段: FS(x) = q ×(2a-x) = 2qa - qx 1 M(x) = q×(2a-x)× (2a-x) 2 1 2 = - qx + 2qax - 2qa2 2 1 = - q× ( 2a- x) 2 2
A 1 ql 4 C B A C
B A
C
B
l/ 2
l/ 2
1 ql 2 1 ql FS 图(q) 2
FS 图(M0)
1 ql 4 1 ql2 8 1 ql2 8
FS 图
3 ql 4
1 ql2 32 5 ql2 1 ql2 32 4
1 ql2 8
M图
M 图 ( q)
M 图(M0)
P78 42-2-1 叠加法 (过程)
F M0(Fa) C B A F
A B C A
M0(Fa) C B
a
a
F
F
3Fa
FS 图
2Fa Fa
FS 图(F)
2Fa
FS 图(M0)
Fa
材料力学弯曲变形答案
第一章 绪论一、是非判断题1.1 材料力学的研究方法与理论力学的研究方法完全相同。
( ) 1.2 内力只作用在杆件截面的形心处。
( ) 1.3 杆件某截面上的内力是该截面上应力的代数和。
( ) 1.4 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。
( ) 1.5 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。
( ) 1.6 根据均匀性假设，可认为构件的弹性常数在各点处都相同。
( ) 1.7 同一截面上正应力ζ与切应力η必相互垂直。
( ) 1.8 同一截面上各点的正应力ζ必定大小相等，方向相同。
( ) 1.9 同一截面上各点的切应力η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。
( ) 1.14 平衡状态弹性体的任意部分的内力都与外力保持平衡。
( )1.15 题1.15图所示结构中，AD 杆发生的变形为弯曲与压缩的组合变形。
( )1.16 题1.16图所示结构中，AB 杆将发生弯曲与压缩的组合变形。
( )二、填空题1.1 材料力学主要研究 受力后发生的 ，以及由此产生的 。
1.2 拉伸或压缩的受力特征是 ，变形特征是 。
1.3 剪切的受力特征是 ，变形特征是 。
1.4 扭转的受力特征是 ，变形特征是 。
B题1.15图题1.16图1.5 弯曲的受力特征是 ，变形特征是 。
1.6 组合受力与变形是指 。
1.7 构件的承载能力包括 ， 和 三个方面。
1.8 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。
1.9 根据固体材料的性能作如下三个基本假设 ， ， 。
《材料力学》第4章弯曲内力 课后答案
0 ； FS−C
= b F， a+b
M
− C
=
ba a+b
F
FS+C
=
−a a+b
F
，
M
+ C
=
ba a+b
F ； FSB
=
−A a+b
F
,MB
=
0
d解
图（d1）， ∑ Fy
=
0，F
=
1 2
ql
，
∑
M
A
= 0，M A
=
− 3 ql 2 8
仿题 a 截面法得
FSA
=
1 2
ql
，MA
=
−
3 8
ql
2
；
FS−C
FS (x) = −F
⎜⎛ 0 < x < l ⎟⎞
⎝
2⎠
M (x) = −Fx ⎜⎛0 ≤ x ≤ l ⎟⎞
⎝
2⎠
FS (x) = F
⎜⎛ l < x < l ⎟⎞
⎝2
⎠
45
M (x) =
FA x +
FB
⎜⎛ ⎝
x
−
l 2
⎟⎞ ⎠
，
FB
= 2F
M (x) = Fx − Fl ⎜⎛ l ≤ x ≤ l ⎟⎞
( ) 解
∑MB
=
0 ， FA
⋅l
+
ql 2
×
3l 4
− ql 2
=
0
， FA
=
5 ql 8
↑
( ) ∑ Fy
= 0 ， FB
材料力学：第四章：弯曲内力习题课
Q M
弯曲内力课堂练习
1. 根据Q、M图的特征，试判断Q、M图的错误，作出 正确的Q、M图。
m A
2a
m / 2a
m / 2a
C
B
错误分析：
•CB段Q=0，Q图上不应有数值；
•CB段Q=0，CB段的M图应是水平 线（M是常数）;
m / 2a
Q图 m M图
m / 2a
•在支座C处有集中力作用（约束反
C
解： （1）求支反力RA、RB RA=2kN，RB=4kN
D
1m
RA
Q
1m
E 1m 1m
B
2kN
-2kN
M
（2） 作Q图 R AC：Q=RA CD：Q=RA DE：Q=RA-P=-2kN EB：QB-=RA-P-q1=-4kN x QB+=RA-P-q1+RB=0kN -4kN （3） 作M图
•DB段M图是二次曲线，凸 向由q(x)确定。
M图(kN . m)
5. 试判断Q、M图是否正确，画出正确的内力图。
P P
B
A a P P Q图 M图
C D a
P P a
x
错误分析：
① Q图的正负号 “左上右下为 正, 且反对称；
②M图画在受压的一侧，且 BC段不为零
Pa Pa P Q图 M图 Pa P
B
5kN.m 3kN.m 2kN.m
3kN.m
x
MA=0 MC-=RA 1=2kN.m MC+=MC-+m0=3kN.m MD= MC++12=5kN.m ME= MD-2.1=3kN.m
归纳：
1.根据微分关系作Q、M图步骤:
材料力学 弯曲强度习题课
所以此梁的容许荷载为： 所以此梁的容许荷载为：
[Fp] = 56.88kN
Exam ple 4.17
M
如图简支梁由两根槽钢焊接成工字形截面。 如图简支梁由两根槽钢焊接成工字形截面。 5kN/m； 梁上的均布荷载分布集度q＝5kN/m；此 =7.5kN·m; m;若 外，左段还作用一个力偶m=7.5kN m;若 已知钢材的容许应力[ ]=120MPa,试选择 已知钢材的容许应力[σ]=120MPa,试选择 此梁的槽钢型号。 此梁的槽钢型号。 q 1.求支座反力 求支座反力： 解：1.求支座反力：
对于上下不对称截面梁， 对于上下不对称截面梁，其最大拉应力和最大压应力并 不发生在同一个截面上，而且数值也不相等。 不发生在同一个截面上，而且数值也不相等。
（发生在B截面的下缘） 最大压应力： 最大压应力： 3 －3 Mmax y1 25×10 ×142×10 Pa σc max = = = 136M −5 Iz 2.61×10 注意： 注意：
Exam ple 4.15
图示铸铁的“ 形截面梁抗拉 形截面梁抗拉、 图示铸铁的“T”形截面梁抗拉、抗压容许 应力分别[ [σ 应力分别[σt]=30MPa, [σc]=60MPa; “T” T 形截面对中性轴的惯性矩I 形截面对中性轴的惯性矩Iz=763cm4，y1＝ 试校核此梁的强度。 8.8cm,y2=5.2cm, 试校核此梁的强度。 1.求支座反力 解：1.求支座反力
木梁。 根据切应力互等定理， 4. 木梁。（根据切应力互等定理，在梁的纵截面上存在层
间切应力。木材在顺纹方向的抗剪能力很差， 间切应力。木材在顺纹方向的抗剪能力很差，在横力作用下会 产生纵向剪切破坏而导致分层。） 产生纵向剪切破坏而导致分层。）
材料力学答案4弯曲内力
A
C
B 出剪力图和弯矩图。
x1
x2
解：1．确定约束力
FAy
l
FBy
M /l
M A＝0， MB＝0
Fs:
Ma / l
M:
FAy＝M / l FBy＝ -M / l
2．写出剪力和弯矩方程
AC FS x1＝M / l 0 x1 a
M x1＝Mx1 / l 0 x1 a
剪力图和弯矩图
例1
1kN.m
A
C D B 解法2：1．确定约束力
FAY
Fs（ kN） 0.89
1.5m
1.5m
2kN
1.5m
FBY
1.11
（+）
FAy＝0.89 kN FFy＝1.11 kN
（-）
2．确定控制面为A、C 、D、B两侧截面。
3．从A截面左侧开始画
剪力图。
19
剪力图和弯矩图
例1
x 5．确定控制面上的 弯矩值，并将其标在
M－x中。
22
剪力图和弯矩图
例2
q
D 解法2：1．确定约束力
A
B
FAy
9qa/4
4a
a qa FBy
FAy＝
9 4
qa
,
FBy＝
3 4
qa
Fs （+）
（-） qa
7qa/4
2．确定控制面，即A 、B、D两侧截面。
3．从A截面左测开始画
剪力图。
23
剪力图和弯矩图
Mb / l
CB FS x2 ＝M / l 0 x2 b
M x2 ＝ Mx2 / l 0 x2 b
弯曲的内力与强度计算 习题
弯曲的内力与强度计算一、判断题1.如图1示截面上，弯矩M和剪力Q的符号是：M为正，Q为负。
（）图12.取不同的坐标系时，弯曲内力的符号情况是M不同，Q相同。
（）3、在集中力作用的截面处，Q图有突变，M连续但不光滑。
（）4、梁在集中力偶作用截面处，M图有突变，Q图无变化。
（）5.梁在某截面处，若剪力Q=0，则该截面的M值一定为零值。
（）6.在梁的某一段上，若无荷载作用，则该梁段上的剪力为常数。
（）7.梁的内力图通常与横截面面积有关。
（）8.应用理论力学中的外力定理，将梁的横向集中力左右平移时，梁的Q图，M图都不变。
（）9.将梁上集中力偶左右平移时，梁的Q图不变，M图变化。
（）10.图2所示简支梁跨中截面上的内力为M≠0，Q=0。
（）图 2 图 311.梁的剪力图如图3所示，则梁的BC段有均布荷载，AB段没有。
（）12.上题中，作用于B处的集中力大小为6KN，方向向上。
（）13.右端固定的悬臂梁，长为4m，M图如图示，则在x=2m处，既有集中力又有集中力偶。
（）图 4 图 514.上题中，作用在x=2m处的集中力偶大小为6KN·m，转向为顺时针。
（）15.图5所示梁中，AB跨间剪力为零。
（）16.中性轴是中性层与横截面的交线。
（）17.梁任意截面上的剪力，在数值上等于截面一侧所有外力的代数和。
（）18.弯矩图表示梁的各横截面上弯矩沿轴线变化的情况，是分析梁的危险截面的依据之一。
（）19.梁上某段无荷载作用，即q=0，此段剪力图为平行x的直线；弯矩图也为平行x轴的直线。
（）20.梁上某段有均布荷载作用，即q=常数，故剪力图为斜直线；弯矩图为二次抛物线。
（）21.极值弯矩一定是梁上最大的弯矩。
（）22.最大弯矩Mmax只可能发生在集中力F作用处，因此只需校核此截面强度是否满足梁的强度条件。
（）23.截面积相等，抗弯截面模量必相等，截面积不等，抗弯截面模量必不相等。
（）24.大多数梁都只进行弯曲正应力强度核算，而不作弯曲剪应力核算，这是因为它们横截面上只有正应力存在。
材料力学-刘鸿文-第五版(二)
§4-2 梁的计算简图
梁的支承条件与载荷情况一般都比较复杂，为了便于
分析计算，应进行必要的简化，抽象出计算简图。
1. 构件本身的简化 通常取梁的轴线来代替梁。 2. 载荷简化 作用于梁上的载荷（包括支座反力）可简化为三种类型： 集中力、集中力偶和分布载荷。
3. 支座简化
2013-8-12 3
截面 C 处
2013-8-12
Q max
m , l
| M |max
mb . l
10
例4-3. 悬臂梁受均布载荷，求作 QM 图 解: (1)求支反力 S mA = 0 MA = ql2 / 2. SY = 0 RA = ql.
(2)求内力:
Q( x) qx, qx2 M ( x) , 2 0 x a.
R A O P 极轴，q表示截面m–m的位置。
q
x
B
M (q ) Px P(R Rcosq ) PR(1 cosq ) (0 q )
Q(q ) P Psinq (0 q ) 1
2013-8-12
N (q ) P Pcosq (0 q ) 2
受弯之杆曰梁. 例：大梁、车辆轴、镗刀杆等. P112.
研究步骤：外力 内力 应力. 暂时限于： 1. 梁有一个对称面或横截面有一个对称轴. 2. 所有外力都作用于对称面内.
平面弯曲
Planar bending
所有外力都作用于同一平面内, 梁弯曲后的轴线为平面曲线, 且 该平面曲线所在的平面与外力所在的平面重合.
A
2) 变形谐调条件 compatibility condition 横截面上只有正应力. 依平面假设, 有 ( y )dq - dq y (b) . dq 3) 物理关系 constitutive relation y 依单向受力假设, 有 E E . (c)
材料力学中国建筑工业出版社第四章弯曲内力答案
解：分别先后用1-1、2-2、3-3截面将杆切开，取右边部分研究，整个构件是平衡的，则脱离体也应该平衡。
受力如图(b)、(c)、(d)所示。
内力一定要表标成正方向，剪力绕脱离体内任一点有顺时转动趋势；而表弯矩时，可视杆内任点为固定，使下侧纤维受拉的变矩为正。
如图（b ）:如图（c ）:如图（d ）:4-1c 求指定截面的剪力和弯矩。
4-2cfh 写出下列各梁的剪力方程、弯矩方程，并作剪力图和弯矩图。
题4-2cV MkN ·题4-2f·题4-2h230q l 27(a )(b )M P 111110000()0O Y V qa V qa M qa M M F ⎧=-==⎧⎧⎪→→⎨⎨⎨-⋅∆===⎩⎩⎪⎩∑∑2(e )M (d )a(c )a333233000()0O Y V qa V qa M qa a M qa M F ⎧==-=⎧⎧⎪⎪→→⎨⎨⎨+⋅==-=⎪⎩⎩⎪⎩∑∑222220000()0O Y V qa V qa M M qa a M M F ⎧=-==⎧⎧⎪→→⎨⎨⎨--⋅===⎩⎩⎪⎩∑∑4-3dfgh 用微分关系作下列各梁的剪力图和弯矩图4kN ·m+题4-3d10.25MkN ·m)VkN)--1243.5-10.25-+322+-题4-3fM 图85Pl 83Pl 16Pl P/4-43.5--12MkN ·m)V kN)24++-26.257.57.5题4-3g5P/4+P=15kN+-24313.875313.875qaM 图V 图2qa +-2+-2+-qa2qa题4-3hMkN ·V kN)3.1254-6 起吊一根自重为q （N/m ）的等截面钢筋混凝土梁，问起吊点的合理位置x 应为多少（令梁在吊点处和中点处的最大正负弯矩的绝对值相等）MkN ·m)V kN)题4-6+2ql(l-2x)/4-q l /8qx/22qx/2qx ql/2-qx ql/2-qxqx--+--+q22qx/8qx/82题4-74-7天车梁上小车轮距为c ，起重量为P ，问小车走到什么位置时，梁弯矩最大？并求出最大弯矩。
【2019年整理】习题课材料力学
p.28
例题
例题
解：(1) 3杆装入后，三杆的铰接点为A1，此时3杆将缩短，而1杆和 2杆将伸长，A1受力分析 (2) 平衡方程
(3)由变形谐调条件
(4)物理关系
由此得 (5) 联立求解得
p.29
例题
例题
20.车床的传动光杆装有安全联轴 器，过载时安全销将先被剪断。 已知安全销的平均直径为5mm， 材料为45钢，其剪切极限应力为 u=370MPa，求联轴器所能传递的 最大力偶矩M。 解：剪断时
(2)计算抗扭截面模量
(3)强度校核
p.40
例题
例题
26.图示AB轴的转速n=120 r/min，从B轮输入功率N=60马力，此功 率的一半通过锥形齿轮传给垂直轴 C，另一半由水平轴 H输出。已 知D1=60cm，D2=24cm，d1=10cm，d2=8cm，d3=6cm，[τ]=20MPa 。试对各轴进行强度校核。
p.21
例题
例题
（3）如图，A点受力后将位移至A’,所以A点的垂直位移为 AA’’
15.受预拉力10kN拉紧的缆索如 图所示。若在C点再作用向下15 kN的力，并设缆索不能承受压 力。试求在h=l/5和h=4l/5两种 情况下，AC和BC两段内的内力。
p.22
例题
例题
解：设铰链A、B的约束反力为YA、YB 则有 AC段和BC段的轴力 变形协调条件为 当h=l/5时
(3)以杆BD为研究对象
(4)杆的应力为
p.13
例题
例题
8. 某拉伸试验机的示意图如图所示。设试验机的CD杆与试样AB同 为低碳钢制成，p=200MPa，s=240MPa，b=400MPa。试验机的 最大拉力为100kN。 （1）用这试验机作拉断试验时试样最大直径可达多少？ （2）设计时若取安全系数n=2，则CD杆的截面面积为多少？ （3）若试样的直径d=10mm，今欲测弹性模量E则所加拉力最大不 应超过多少？ 解：(1)试样拉断时
材力习题集
第一章 绪论1-1矩形平板变形后为平行四边形，水平轴线在四边形AC 边保持不变。
求(1)沿AB边的平均线应变； (2)平板A 点的剪应变。
（答案：εAB =7.93×10-3 γXY =-1.21×10-2rad ）第二章 拉伸、压缩与剪切2-1 试画图示各杆的轴力图，并指出轴力的最大值。
2-2 一空心圆截面杆，内径d=30mm ，外径D=40mm ，承受轴向拉力F=KN 作用，试求横截面上的正应力。
（答案：MPa 7.72=σ）2-3 题2－1 c 所示杆，若该杆的横截面面积A=502mm ，试计算杆内的最大拉应力与最大压应力（答案：MPa t 60max ,=σ MPa c 40max ,=σ）2.4图示轴向受拉等截面杆，横截面面积A=5002mm ，载荷F=50KN 。
试求图示截面m-m 上的正应力与切应力，以及杆内的最大正应力与最大切应力。
（答案：MPa MPa MPa MPa 50 ; 100 ; 24.49 ; 32.41max max ==-==τστσαα）2.5如图所示，杆件受轴向载荷F 作用。
该杆由两根木杆粘接而成，若欲使粘接面上的正应力为其切应力的二倍，则粘接面的方位角θ应为何值（答案： 6.26=θ）2.6 等直杆受力如图所示，试求各杆段中截面上的轴力，并绘出轴力图。
2.7某材料的应力－应变曲线如图所示，图中还同时画出了低应变去区的详图，试确定材料的弹性模量E 、屈服极限s σ、强度极限b σ、与伸长率δ，并判断该材料属于何种类型（塑性或脆性材料）。
2.8某材料的应力－应变曲线如图所示，试根据该曲线确定： （1）材料的弹性模量E 、比例极限P σ与屈服极限2.0σ; （2）当应力增加到MPa 350=σ时，材料的正应变ε， 以及相应的弹性应变e ε与塑性应变p ε2.9图示桁架，杆1与杆2的横截面均为圆形，直径分别为d1=30mm 与d2＝20mm ，两杆材料相同，许用应力[]σ＝160MPa ，该桁架在节点A 处承受铅垂方向的载荷F=80KN 作用。
工程力学材料力学第四版[北京科技大学及东北大学]习题答案解析
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工程力学材料力学（北京科技大学与东北大学）第一章轴向拉伸和压缩1-1：用截面法求下列各杆指定截面的内力解：(a):N1=0,N2=N3=P(b):N1=N2=2kN(c):N1=P,N2=2P,N3= -P(d):N1=-2P,N2=P(e):N1= -50N,N2= -90N(f):N1=0.896P,N2=-0.732P注（轴向拉伸为正，压缩为负）1-2：高炉装料器中的大钟拉杆如图a所示，拉杆下端以连接楔与大钟连接，连接处拉杆的横截面如图b所示；拉杆上端螺纹的内径d=175mm。
以知作用于拉杆上的静拉力P=850kN，试计算大钟拉杆的最大静应力。
解：σ1=2118504P kNS dπ==35.3Mpaσ2=2228504P kNS dπ==30.4MPa∴σmax=35.3Mpa1-3：试计算图a 所示钢水包吊杆的最大应力。
以知钢水包及其所盛钢水共重90kN ，吊杆的尺寸如图b 所示。
解：下端螺孔截面：σ1=19020.065*0.045P S=15.4Mpa上端单螺孔截面：σ2=2P S =8.72MPa上端双螺孔截面：σ3= 3P S =9.15Mpa∴σmax =15.4Mpa1-4：一桅杆起重机如图所示，起重杆AB为一钢管，其外径D=20mm,内径d=18mm;钢绳CB的横截面面积为0.1cm2。
已知起重量P=2000N，试计算起重机杆和钢丝绳的应力。
解：受力分析得：F1*sin15=F2*sin45F1*cos15=P+F2*sin45∴σAB=11FS=-47.7MPaσBC=22FS=103.5 MPa1-5：图a所示为一斗式提升机.斗与斗之间用链条连接,链条的计算简图如图b 所示,每个料斗连同物料的总重量P=2000N.钢链又两层钢板构成,如c所示.每个链板厚t=4.5mm,宽h=40mm,H=65mm,钉孔直径d=30mm.试求链板的最大应力.解:F=6PS1=h*t=40*4.5=180mm2S2=(H-d)*t=(65-30)*4.5=157.5mm2∴σmax=2FS=38.1MPa1-6:一长为30cm的钢杆,其受力情况如图所示.已知杆截面面积A=10cm2,材料的弹性模量E=200Gpa,试求;(1)AC. CD DB 各段的应力和变形.(2)AB杆的总变形.解: (1)σAC=-20MPa,σCD=0,σDB=-20MPa;△ l AC =NL EA =AC LEA σ=-0.01mm△ l CD =CD LEA σ=0△ L DB =DB LEA σ=-0.01mm (2) ∴ABl ∆=-0.02mm1-7:一圆截面阶梯杆受力如图所示,已知 材料的弹性模量E=200Gpa,试求各段的应力和应变. 解:31.8127AC ACCB CBPMPa S PMPa S σσ====AC AC ACLNL EA EA σε===1.59*104,CBCBCBLNLEA EAσε===6.36*1041-8:为测定轧钢机的轧制力,在压下螺旋与上轧辊轴承之间装置一测压用的压头.压头是一个钢制的圆筒,其外径D=50mm,内径d=40mm,在压头的外表面上沿纵向贴有测变形的电阻丝片.若测得轧辊两端两个压头的纵向应变均为ε=0.9*10-2,试求轧机的总轧制压力.压头材料的弹性模量E=200Gpa.解:NllEAllε∆=∆=∴NEAε=62.54*10N EA Nε∴==1-9：用一板状试样进行拉伸试验，在试样表面贴上纵向和横向的电阻丝来测定试样的改变。
第四章1 弯曲内力(图)
材料力学(Ⅰ)电子教案
弯曲应力
35
为使无论取横截面左边或右边为分离体，求 得同一横截面上的剪力和弯矩其正负号相同，剪 力和弯矩的正负号要以其所在横截面处梁的微段 的变形情况确定。
材料力学(Ⅰ)电子教案
弯曲应力
36
综上所述可知： (1) 横截面上的剪力在数值上等于截面左侧或 右侧梁段上外力的代数和。左侧梁段上向上的外力 或右侧梁段上向下的外力将引起正值的剪力；反之， 则引起负值的剪力。 (2) 横截面上的弯矩在数值上等于截面左侧或 右侧梁段上外力对该截面形心的力矩之代数和。 (a) 不论在左侧梁段上或右侧梁段上，向上的 外力均将引起正值的弯矩，而向下的外力则引起 负值的弯矩。
图（a） B M2 x2 Q2
1 M 2 q( x2 a)2 qLx2 2
图（c）
材料力学(Ⅰ)电子教案
弯曲应力
梁任一截面上的剪力, 在数值上 等于该截面一侧所有横向外力的 代数和. 梁任一截面上的弯矩, 在数值上 等于该截面一侧所有外力(包括力 偶)对该截面形心之矩的代数和.
(b)
材料力学(Ⅰ)电子教案
弯曲应力
24
例题 4-1
对于平面力系，虽然仅可列出3个独立的平 衡方程，但此梁具有中间铰C，根据铰不能传递 力矩的特点，作用在中间铰一侧(梁的AC或梁CB 段)梁上的外力(荷载和约束力)对于中间铰C的力 矩应等于零，还可列出1个独立的平衡方程。这 样就可利用4个平衡方程求解4个未知的约束力。 故该梁是静定梁。
M A 96.5 kN m
材料力学(Ⅰ)电子教案
弯曲应力
28
例题 4-1
该梁的约束力亦可将梁在中间铰C处拆开，先利 用CB梁作为分离体求约束力FBy ，FCx和FCy，其中 FCx，FCy为AC梁对CB梁的作用力，将FCx，FCy等值 反向后加在AC梁的C截面处，然后利用AC梁作为分 离体求约束反力FAx，FAy和MA。这种先求副梁的支 反力，再求主梁支反力的方法，简称为“先副后 主”，这是求多跨静定梁支反力常用的方法。
习题第四章弯曲内力与强度问题课件
y
y
y
b
b
b
答案： A
h 2
h
2h 2
h
h
h
2
h
h
2b （ a）
2b （ b）
习题第四章弯曲内力与强度问题
2b （ c）
三、判断题
1 . 在 集 中 力 作 用 处 ， 梁 的 剪 力 图 要 发 生 突 变 ， 弯 距 图 的 斜 率
要 发 生 突 变 。 （ ）
答案：
2 . 在 Q = 0 处 ， 弯 距 必 取 M 。（ ）
图示矩形截面纯弯梁受弯距作用梁发生弹性变形横截面上图示阴影面积上承担的弯距为maxmaxc图示横截面为等腰梯形的纯弯梁受弯距作用已知则最大弯曲拉应力与最大弯曲压应力之比习题第四章弯曲内力与强度问题二选择题cbqxmamxmx089089152335089089150335111111151665111111151665knknknknknknknkn111kn089kn它们都是在2b2h的矩形内对称于y轴挖空一个面积为b习题第四章弯曲内力与强度问题三判断题答案
4.纯弯梁的横截面形状、尺寸如图（a）、（b）、（c）所示。
它们都是在2b2h的矩形内对称于y轴挖空一个面积为bh2的 小矩形。在相同弯距作用下，它们最大弯曲正应力大小的排
序是（ ）。
（A）（a）>（b）>（c） （B）（b）>（a）>（c）
（C）（a）<（b）<（c） （D）（b）<（a）<（c）
答案：
m a x
3 .钢 梁 与 铝 合 金 梁 具 有 相 同 的 横 截 面 形 状 和 尺 寸 ， 在 相 同
的 弯 距 作 用 下 将 产 生 同 样 大 在 最 大 正 应 力 。 （ ）
材料力学第四章 弯曲内力及练习2013
L
F
0.5F +
–
x
0.5F
L
L
FL
0.5F Fs2
0.5F
x
–
0.5F L L 0.5F 0.5F
(Internal Forces in Beams) F FL x 0 L F L F M FL x 0.5F L L 0.5F M1 0.5FL 0.5FL x
FL
0.5F
L
L
0.5F M2
0.5FL
1kN
+
3kN
20.5
16
+
6
6
(Internal Forces in Beams) 例题13 用简易法作组合梁的剪力图和弯矩图. 解 支座反力为 RA = 81 kN RB = 29 kN F=50kN
mA
q=20kN/m M=5kN.m
D K B
mA = 96.5 kN.m
RA
A
E C
RB
1
1
F
O R
(Internal Forces in Beams)
一、平面曲杆（ Plane curved bars)
1、平面曲杆（ Plane curved bars) 轴线为一平面曲线的杆件。内力: 剪力、弯矩、轴力 。 2、内力符号的确定（Sign convention for internal force) 轴力 ：引起拉伸的轴力为正； 剪力：对所考虑的一端曲杆内一点取矩 产生顺时针转动 趋势的剪力为正； 弯矩：使曲杆的曲率增加（即外侧受拉）的弯矩为正。 画在受压侧
C x
a
F1
C
FS(x)
M ( x) FN(x) FN(x) = F1 BA 段
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1Q1
A
YA mO ( F ) M 1 qa a 0
a
(b )
O1
M1
Q1为负值，说明它实际方向向上。同时，按剪力 +、-号规定也应为负值，说明它实际转向为逆时针， 按弯距+、-号规定也应为负值。
2)求2-2截面上Q2、M 2 取截面，设正后研究对象受力如图（c）
a
解：现用设正法 1）求1-1截面上Q1、M 1 用截面1 1截取梁左段为研究对象。如图（b）所示，设 截面上作用有正向Q1、M 1，O为截面形心。由静力平衡条件 Y qa Q 0 q
1
Q1 qa M 1 qa
）给定分段面（控制面）上Q、M 值并连线作图 根据AC、CB段Q x P，知Q图为一水平线（图（b））。 AC段M x Px，M A M O 0，M C左 M 2a 2 Pa 弯距图为一斜直线（斜率为 P）。CB段M x PxPa， M C右 M 2a Pa，M B左 3Pa，弯距图为一斜直线（斜 率也为-P），得M图如图（c）。
3 3
mB
2.列方程作图（a）所示梁的剪力图与弯距图
P
m Pa
A x
x
2a
mB 3Pa
C
B
2a
x
YB P
（a）
解：如图（a）建x轴，列方程作Q、M图的步骤如下： 1）求支承约束力 用整梁平衡条件求得YB P、mB 3Pa（图（ a））。 2）列Q x 、M x 方程 AC段Q x P （0<x 2a） M x Px （0 x<2a） CB段Q x P （2a x<4a） M x PxPa （2a<x<4a）
1
3
9 3
q0l 2
M
c
C
4.用叠加法求图（a）所示梁的Q、M图， 并写出 Q max 、 M
m ห้องสมุดไป่ตู้a
max
。
2P
A
C
B
a
（a）
a
解：在熟练掌握作Q、M图方法的基础上，有时可将多个 载荷共同作用下的梁，按载荷分成几个简单基本的梁， 分别作Q、M图后加以叠加而得出总Q、M图。现将图示 梁（a）分成梁（b）与梁（c）。 梁（b）的外力是对称的，画出的Q图是反对称的，M图 是对称的。
2h
h 2
答案： A
h 2
h
h 2
h h
h
2b
（a）
2b
（b）
2b
（c）
三、判断题
1.在集中力作用处，梁的剪力图要发生突变，弯距图的斜率 要发生突变。
答案：
2.在Q=0处，弯距必取 M max 。
（ ）
（ ）
答案： 3.钢梁与铝合金梁具有相同的横截面形状和尺寸，在相同 的弯距作用下将产生同样大在最大正应力。 （ ） 答案：
3 P 2
(d )
5.图a所示为一T字形铸铁梁，已知受弯时抗拉许用应力
t 30MPa，抗压 c 60MPa。试校核此梁是否安全。
图示截面尺寸长度单位为mm。
9kN 4kN
y
A
C
1m 1m
B
1m
D
z0
80 20
yc z
20
C
120
（a）
解：1）作弯距图 M图如图(b)、可能危险面为C、B。M C 2.5kN m， M B 4.0kN m。 2）计算抗弯截面系数 设参考坐标轴z。形心坐标yC，则 mm 8 2 I z 23 2 8 4.22 123 12 2 2.82 763cm 4 12 12 Iz 763 上 2.5 Wz 上 147cm3 ymax 5.2 yC W
（A）（a x 2a），（a x 2a） （C）（a x 2a），（a x 2a）
A
（B）（a x 2a），（a x 2a） （D）（a x 2a），（a x 2a）
m
C
B
2m
D
x
a
a
YB = 3m 2a
a
答案： C
YA =
3m 2a
2.梁受力如图所示，指定截面C、D、E、F上正确的 Q、M 值应为（ ）。 （A）QC 0.89kN,M C 0.89 1.5 1 2.335kN m （B）QD 0.89kN,M D 0.89 1.5 1 0.335kN m （C）QE 1.11kN,M E 1.111.5 1.665kN m （D）QF 1.11kN,M F 1.111.5 1.665kN m
M
h/4
b
3.图示横截面为等腰梯形的纯弯梁受弯距M 作用，已知 B 3b、h 2b则最大弯曲拉应力与最大弯曲压应力之比 （ max）（ ）。 t / max） c为（
5 答案： 7
M
b h
B
二、选择题
1.图示梁CB段的剪力、弯距方程为Q （x）=-3m / 2a， 3mx M （x）= m，其相应的适用区间分别为（ ）。 2a
（a）
m Pa
2P
A
C
B
a
2P
a
P
B
YB P
A
（b）
() ()
Pa
()
C
YA P
m Pa
P
B
（c）
A
P YA 2
Pa
P 2
()
1 Pa 2
YB
P 2
梁（c）在A端作用有力偶m。切忌将AB整梁的剪力看成 零，弯距为M=m。这是忽略了约束力（步骤上忘了求约 P P 束力）的错误结果，求约束力YA （向下）。 YB 2 2 （向上）后的结果如图示。
Q
Pa
答案： D
4.纯弯梁的横截面形状、尺寸如图（a）、（b）、（c）所示。 h 它们都是在2b 2h的矩形内对称于y轴挖空一个面积为b 的 2 小矩形。在相同弯距作用下，它们最大弯曲正应力大小的排 序是（ ）。 （A）（a）>（b）>（c） （C）（a）<（b）<（c） y b （B）（b）>（a）>（c） （D）（b）<（a）<（c） y y b b
Q
P
M
x
Pa 2 Pa 3Pa
x
（b）
（c）
3.简支梁受线性分布载荷作用如图（a)所示，试作 Q、M图，并写出 Q max 、 M
max
。
R 1 q0l 6
q x
q0
A
x
YA 1 q0l 6
B
x
l /3
l
1 YB q0l 3
a
解：1）求支承约束力 1 此时可视为分布载荷的合力R= q0 （三角形分布载荷为矩 l 2 2 形分布之半）作用与x l处，设A、B处有约束力YA、YB。 3 2 1 m A F R l YB l 0， YB q0l 3 3 1 1 m B F R l YA l 0， YB q0l 3 6 1 1 1 校核 Y q0l q0l q0l 0 3 6 2
4.平面弯曲是指梁的横截面变形前是平面， 受力变弯后仍为平面的弯曲。 （ ）
答案：
四、计算题
1.梁受力如图（a）所示，求1-1，2-2，3-3面上的剪力 与弯距。其中1-1面与2-2面分别在紧靠外力偶m作用面C 的左则与右则。
qa
m 2qa2
A
1 2 3 1 2 a 3
q
mB
C
2
B
YB
a
（a）
3）求3-3截面上Q3、M 3 方法同上，由图（d）有
qa
2qa 2 q
A a C Y qa q -Q 0 a/2 3 Q a 3 3 2 (d ) Q3 qa 3a a a mO ( F ) M 3 qa q 2qa 2 0 2 2 4 3 2 M 3 qa 8 对Q3、M 3的说明同2）。
作Q、M图 1 1 Q图（图（b）） Q A右 q0l，Q B左 q0l，Q x 为二次 3 6 曲线。它区别于直线，应取三个控制面。可由Q x 0 得x l / （ 3 QC =0），由dQ/dx q x (), 知Q x 的斜率由A 面的0开始一直取负值至B面的 q0，Q图为“上凸”的二 次曲线。
答案： B
A
0.89kN
1kN m
C
D
E F
2kN
B
1.11kN
1.5m
1.5m
1.5m
3. 梁受力如图，剪力图和 弯距图正确的是（ ）。
P
P P
a
Pa
2a
a
（A）
P
Q Q Q
Pa Pa Pa Pa
M M M M
（B）
P
P
（C）
P
P P
Pa Pa
P
P
（D）
第四章:弯曲内力与强度问题
一、填空
1.弯距图上 M
max
可能是（ ），出项在（ ）面上；
可能是（ ），出现在（ ）情况下。
答案： 边界值，分段面上；极值，分布载荷作用下Q=0。
2. 图示矩形截面纯弯梁受弯距M 作用，梁发生弹性变形， 横截面上图示阴影面积上承担的弯距为（ ）。
h/4
h
答案：
7 M 8
3
M3
4）取右段平衡求Q3、M 3 为此应先由整梁平衡（见图（a））求出固定端约束力 1 YB 2qa，mB qa 2。取右段，设正后（注意此时Q3、 2 q M 3的正值方向）如图（e） Q3 a Y Q q 2qa 0 3 M3 B 2 a/2 Y B Q3 qa (e) a a a 1 mO ( F ) M 3 q 2qa qa 2 0 2 4 2 2 3 M 3 qa 2 8 结果与取左段相同，符合同一截面上两侧的内力为 作用反作用关系。因此4）也可作为步骤3）所得结果 正确性的校核。