项目工程力学第3章习题集解答
3-3
在图示刚架中，已知kN/m 3=m q ，26=F kN ，m kN 10?=M ，不计刚架自重。求固定端A 处的约束力。
m kN 12kN 60?===A Ay Ax M F F ，，
3-4杆AB 及其两端滚子的整体重心在G 点，滚子搁置在倾斜的光滑刚性平面上，如图所示。对于给定的θ角，试求平衡时的β角。
A θ
3
l G
β
G
θB
B
F A
R F 3
2l O
解：解法一：AB 为三力汇交平衡，如图所示ΔAOG 中
βsin l AO =， θ-?=∠90AOG ，β-?=∠90OAG ，βθ+=∠AGO
由正弦定理：)
90sin(3)sin(sin θβθβ-?=
+l
l ，)cos 31)sin(sin θβθβ=+l 即 βθβθθβsin cos cos sin cos sin 3+=
即 θβtan tan 2= )tan 2
1arctan(θβ= 解法二：：
0=∑x F ，0sin R =-θG F A （1） 0=∑y F ，0cos R =-θG F B
（2） 0)(=∑F A M ，0sin )sin(3
R =++-ββθl F l G B （3）
解（1）、（2）、（3）联立，得 )tan 2
1
arctan(θβ=
3-5 由AC 和CD 构成的组合梁通过铰链C 连接。支承和受力如图所示。已知均布载荷强度
kN/m 10=q ，力偶矩m kN 40?=M ，不计梁重。
kN 15kN 5kN 40kN 15===-=D C B A F F F F ；；；
解：取CD 段为研究对象，受力如图所示。
0)(=∑F C
M
，024=--q M F D ；kN 15=D F
取图整体为研究对象，受力如图所示。
0)(=∑F A
M ，01682=--+q M F F D B
；kN 40=B F
0=∑y
F ，04=+-+D B
Ay
F q F F ；kN 15-=Ay F
0=∑x F ，0=Ax
F
3-6如图所示，组合梁由AC 和DC 两段铰接构成，起重机放在梁上。已知起重机重P1 = 50kN ，重心在铅直线EC 上，起重载荷P2 = 10kN 。如不计梁重，求支座A 、B 和D 三处的约束反力。
解：（1）取起重机为研究对象，受力如图。
0)(=∑F F M ，0512P R =--W F F G ，kN 50R =G F
（2）取CD 为研究对象，受力如图
0)(=∑F C M ，016'R R =-G D F F ，kN 33.8R =D F
（3）整体作研究对象，受力图（c ）
0)(=∑F A M ，0361012R P R =+--B D F F W F ，kN 100R =B F
0=∑x F ，0=Ax F
0=∑y F ，kN 33.48-=Ay F
3-7 构架由杆AB ，AC 和DF 铰接而成，如图所示。在DEF 杆上作用一矩为M 的力偶。不计各杆的重量，求AB 杆上铰链A ，D 和B 所受的力。
3-8 图示构架中，物体P重1200N，由细绳跨过滑轮E而水平系于墙上，尺寸如图。不计杆和滑轮的重量，求支承A和B处的约束力，以及杆BC的内力F BC。
解：（1）整体为研究对象，受力图（a ），W F =T
0=∑A M ，0)5.1()2(4T R =--+-?r F r W F B ，N 1050R =B F 0=∑x F ，N 1200T ===W F F Ax 0=∑y F ，N 501=Ay F
（2）研究对象CDE （BC 为二力杆），受力图（b ） 0=∑D M ，0)5.1(5.1sin T =-+?+?r F r W F BC θ
N 15005
41200
sin -=-=-=
θ
W F BC （压力）
3-9 图示结构中，A 处为固定端约束，C 处为光滑接触，D 处为铰链连接。已知
N 40021==F F ，m N 300?=M ，mm 400==BC AB ，mm 300==CE CD ，?=45α，
不计各构件自重，求固定端
A
处与铰链
D
处 的约束力。
3-10 图示结构由直角弯杆DAB 与直杆BC 、CD 铰接而成，并在A 处与B 处用固定铰支座和可动铰支座固定。杆DC 受均布载荷q 的作用，杆BC 受矩为2
qa M 的力偶作用。不计各构件的自重。求铰链D 受的力。
3-11 图示构架，由直杆BC ，CD 及直角弯杆AB 组成，各杆自重不计，载荷分布及尺寸如图。在销钉B 上作用载荷P 。已知q 、a 、M 、且2
qa M 。求固定端A 的约束力及销钉B 对BC 杆、AB 杆的作用力。
3－12无重曲杆ABCD有两个直角，且平面ABC与平面BCD垂直。杆的D端为球铰支座，A 端为轴承约束，如图所示。在曲杆的AB、BC和CD上作用三个力偶，力偶所在平面分别垂直
A、处于A
B、BC和CD三线段。已知力偶矩M2和M3 ，求使曲杆处于平衡的力偶矩M1和D 的约束力。
解：如图所示：ΣF x = 0，F Dx = 0
ΣM y = 0，012=?-d F M Az ，1
2
d M F Az =
ΣF z = 0，1
2
d M F Dz -
= ΣM z = 0，013=?+d F M Ay ，1
3
d M F Ay -
= ΣF y = 0，1
3d M F Dy
=
ΣM x = 0，0231=?+?--d F d F M Az Ay ，21
23131M d d
M d d M +=
3－13在图示转轴中，已知：Q=4KN ，r=0.5m ，轮C 与水平轴AB 垂直，自重均不计。试求平衡时力偶矩M 的大小及轴承A 、B 的约束反力。
解：Σm Y =0， M －Qr=0， M=2KN ·m
ΣY=0， N AY =0
Σmx=0， N Bz ·6－Q ·2=0， N BZ =4/3KN
Σmz=0, N BX =0 ΣX=0, N AX =0
ΣZ=0， N AZ +N Bz －Q=0，N AZ =8/3KN
3－14匀质杆AB 重Q 长L ，AB 两端分别支于光滑的墙面及水平地板上，位置如图所示，并以二水平索AC 及BD 维持其平衡。试求（1）墙及地板的反力；（2）两索的拉力。
解：ΣZ=0 N B =Q
Σmx=0
N B ·BDsin30°－Q ·2
1
BDsin30°－Sc ·BDtg60°=0 Sc=0.144Q Σm Y =0
－N B ·BDsin60°+Q ·2
1
BDsin60°+N A ·BDtg60°=0 N A =0.039Q
ΣY=0 －S B cos60°+Sc=0 S B =0.288Q
3－14 平面悬臂桁架所受的载荷如图所示。求杆1，2和3的内力。
3－15 平面桁架的支座和载荷如图所示。ABC为等边三角形，E，F为两腰中点，又AD=DB。
F。
求杆CD的内力
CD
ED为零杆，取BDF研究，F CD=-0.866F
3－17 平面桁架的支座和载荷如图所示，求杆1，2和3的内力。
3－18 均质圆柱重P 、半径为r ，搁在不计自重的水平杆和固定斜面之间。杆端A 为光滑铰链，D 端受一铅垂向上的力F ，圆柱上作用一力偶。如图所示。已知P F =，圆柱与杆和斜面间的静滑动摩擦系数皆为f S =0.3，不计滚动摩阻，当?=45α时，AB=BD 。求此时能保持系统
静止的力偶矩M 的最小值。
3－19 如图所示，A块重500N，轮轴B重1000N，A块与轮轴的轴以水平绳连接。在轮轴外绕以细绳，此绳跨过一光滑的滑轮D，在绳的端点系一重物C。如A块与平面间的摩擦系数为0.5，轮轴与平面间的摩擦系数为0.2，不计滚动摩阻，试求使系统平衡时物体C的重量P 的最大值。