工程力學(xué)C作業(yè)(共63頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第1次作業(yè)36. 試作下列各桿件的受力圖。 ：37.  1-4 試作下面物體系中各指定物體的受力圖： （a）圓柱體O、桿AB及整體；（b）吊鉤G、鋼梁、構(gòu)件；（c）折桿ABC、圓柱體O及整體；（d）桿AB及整體；（e）棘輪O、棘爪AB；（f ）梁AB、DE和滾柱C。38.  圖示三鉸剛架由AB和BC兩部分組成，A、C為固定鉸支座，B為中間鉸。試求支座A、C和鉸鏈B的約束力。設(shè)剛架的自重及摩擦均可不計(jì)。39.  壓路的碾子O重P = 20 kN，半徑R = 400

2、0;mm。試求碾子越過高度d = 80 mm的石塊時(shí)，所需最小的水平拉力Fmin。設(shè)石塊不動(dòng)。：Fmin = 15 kN40.  構(gòu)架ABCD在A點(diǎn)受力F = 1 kN作用。桿AB和CD在C點(diǎn)用鉸鏈連接，B、D兩點(diǎn)處均為固定鉸支座。如不計(jì)桿重及摩擦，試求桿CD所受的力和支座B的約束力。41.  梁AB如圖所示，作用在跨度中點(diǎn)C的力F = 20 kN。試求圖示兩種情況下支座A和B的約束力。梁重及摩擦均可不計(jì)。42.  如圖a所示，重量為P = 5 kN的球懸

3、掛在繩上，且和光滑的墻壁接觸，繩和墻的夾角為30º。試求繩和墻對(duì)球的約束力。（4）根據(jù)平衡條件列平衡方程?？上惹蟪龈髁υ趚、y軸上的投影，如表2-1中所示，于是 43.  重P = 1 kN的球放在與水平成30º角的光滑斜面上，并用與斜面平行的繩AB系?。▓D2-15 a）。試求繩AB受到的拉力及球?qū)π泵娴膲毫Α?4. 45. 46.  已知AB梁上作用一矩為Me的力偶，梁長(zhǎng)為l，梁重及摩擦均不計(jì)。試求在圖示四種情況下支座A、B的約束力。47.  汽錘在鍛打工件時(shí)，由于工件偏置

4、使錘頭受力偏心而發(fā)生偏斜，它將在導(dǎo)軌DA和BE上產(chǎn)生很大的壓力，從而加速導(dǎo)軌的磨損并影響鍛件的精度。已知鍛打力F = 1000 kN，偏心距e = 20 mm，錘頭高度h = 200 mm，試求鍛錘給兩側(cè)導(dǎo)軌的壓力。48.  機(jī)構(gòu)OABO1，在圖示位置平衡。已知OA = 400 mm，O1B = 600 mm，作用在OA上的力偶的力偶矩之大小Me1= 1 N · m。試求力偶矩Me2的大

5、小和桿AB所受的力。各桿的重量及各處摩擦均不計(jì)。49.  圖中，如作用于扳手上的力F = 200 N，l = 0.40 m，a = 60º，試計(jì)算力 對(duì)O點(diǎn)之矩。 50.  試用合力矩定理計(jì)算圖中力 對(duì)O點(diǎn)之矩。51.  圖 a所示梁AB受矩為Me = 300 N · m的力偶作用。試求支座A、B的約束力。第2次作業(yè)20.  壓路的碾子O重P = 20 kN，半徑R&

6、#160;= 400 mm。試求碾子越過高度d = 80 mm的石塊時(shí)，所需最小的水平拉力Fmin。設(shè)石塊不動(dòng)。：Fmin = 15 kN21.  簡(jiǎn)易起重機(jī)用鋼絲繩吊起重P = 2 kN的物體。起重機(jī)由桿AB、AC及滑輪A、D組成，不計(jì)桿及滑輪的自重。試求平衡時(shí)桿AB、AC所受的力（忽略滑輪尺寸）。：FAB = - 0.414 kN（壓），F(xiàn)AC = - 3.146 kN（壓）22.  在簡(jiǎn)支梁AB上，作用有力F = 50 kN，試求支座A和B

7、的約束力。不計(jì)梁重及摩擦力。：23.  試求圖中各力在坐標(biāo)軸上的投影。已知：F1 = F2 = F4 = 10 kN，F(xiàn)3 = F5 = 15 kN，F(xiàn)6 = 20 kN，各力方向如圖所示。 解：應(yīng)用教材中公式（2-3）得 F1x = F1 = 10 kN， F1y = 0， F2x = 0， F2y = F2 =&#

8、160;10 kN F3x = F3 cos30º= 15 × 0.866 kN = 12.99 kN F3y = F3 sin30º= 15 × 0.5 kN = 7.50 kNF4x = F4 sin30º= 10 × 0.5 kN = 5 kN F4y&

9、#160;= - F4 cos30º= - 10 × 0.866 kN = - 8.66 kN F5x = F5 cos60º= 15 × 0.5 kN = 7.50 kN F5y = - F5 sin60º= - 15 × 0.866 kN =&#

10、160;- 12.99 kN F6x = - F6 sin30º= - 20 × 0.5 kN = - 10 kN F6y = - F6 cos30º= - 20 × 0.866 kN = - 17.3 kN24.  在圖示結(jié)構(gòu)中，A、B、C處均為光滑鉸接。已知F = 

11、400 N，桿重不計(jì)，尺寸如圖所示。試求C點(diǎn)處的約束力。：FCx = 880 N()，F(xiàn)Cy = 480 N()25.  左端A固定而右端B自由的懸臂梁AB，自重不計(jì)，承受集度為q（N/m）的滿布均勻荷載，并在自由端受集中荷載 作用。梁的長(zhǎng)度為l。試求固定端A處的約束力。：FAx = 0，F(xiàn)Ay = ql + F()，MA =  ql2 + F l26.  試分別求圖中兩根外伸梁其支座處的約束力。梁重及摩擦均不計(jì)。： 27.  試分別求圖示兩個(gè)構(gòu)架上A、B處所受到的約束力。不計(jì)構(gòu)件自重及各處的摩擦。圖b中C處為鉸鏈。：28.  圖&#

12、160;a示一起重機(jī)，A、B、C處均為光滑鉸鏈，水平梁AB的重量P = 4 kN，荷載F = 10 kN，有關(guān)尺寸如圖所示，BC桿自重不計(jì)。試求桿BC所受的拉力和鉸鏈A給桿AB的約束力。： （1）根據(jù)題意，選AB為研究對(duì)象。29.  圖 a所示梁AB，其A端為固定鉸鏈支座，B端為活動(dòng)鉸鏈支座。梁的跨度為l = 4a，梁的左半部分作用有集度為q的均布荷載，在D截面處有矩為Me的力偶作用。梁的自重及各處摩擦均不計(jì)。試求A和B處的支座約束力。30.  一汽車起重機(jī)，車身重P1，轉(zhuǎn)盤重P2，起

13、重機(jī)吊臂重P3，如圖所示。試求當(dāng)?shù)醣墼谄嚳v向?qū)ΨQ面內(nèi)時(shí)，不至于使汽車翻倒的最大起重量Pmax。31.  試判別圖示桁架中哪些桿其內(nèi)力等于零，即所謂“零桿”。你能否總結(jié)出判別零桿的規(guī)律？（a） DE ， EF， FG， BG (b) BC ， AC32.  自重P = 1.0 kN的物塊置于水平支承面上，受傾斜力F 1= 0.5 kN作用，并分別如圖 a、b中所示。物塊與水平支承面之間的靜摩擦因數(shù)f s= 0.40，動(dòng)摩擦因數(shù)f d= 0.30，問在圖中兩種情況下物

14、塊是否滑動(dòng)？并求出摩擦力。由于保持平衡所需的摩擦力F=0.433 kN <Fmax=0.5 kN,因此物塊保持平衡，沒有滑動(dòng)。值得注意的是，此時(shí)的摩擦力 F= 0.433 kN 是由平衡方程確定的，而不是Fmax=0.5 kN。只有在臨界平衡狀態(tài)，摩擦力才等于最大靜摩擦力Fmax。33.  圖示物塊A置于斜面上，斜面傾角q=30°, 物塊自重P=350N，在物塊上加一水平力FT=100N, 物塊與斜面間的靜摩擦因數(shù)fs=0.35,動(dòng)摩擦因數(shù)fd=0.25。試問物塊是否平衡？并求出摩擦力的大小和方向。34.  如圖所示，長(zhǎng)方體上作用了五個(gè)力，其中，F(xiàn)1=100

15、 N, F2=150 N, F3=500 N, F4=200 N, F5=220 N, 各力方向如圖中所示。且a=5m, b=4m, c=3m。 試求各力在坐標(biāo)軸上的投影.35. 36.  ：F1x=130.0N，F(xiàn)1y=75N，F(xiàn)1z=260.0N，F(xiàn)2x=100.0N，F(xiàn)2y=119.0N，F(xiàn)2z=156.0N第3次作業(yè)22.  曲柄連桿機(jī)構(gòu)的活塞上作用有力F = 400 N。如不計(jì)摩擦和所有構(gòu)件的重量，問在曲柄OA上應(yīng)加多大的力偶矩Me方能使機(jī)構(gòu)在圖示位置平衡？：23.  試求圖示各桿1-

16、1和2-2橫截面上的軸力，并作軸力圖。：24.  試求圖示等直桿橫截面1-1，2-2和3-3上的軸力，并作軸力圖。若橫截面面積 ，試求各橫截面上的應(yīng)力。： 25. 試求圖示階梯狀直桿橫截面1-1，2-2和3-3上的軸力，并作軸力圖。若橫截面面積 ，并求各橫截面上的應(yīng)力。： 26. 簡(jiǎn)易起重設(shè)備的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示。已知斜桿AB用兩根 不等邊角鋼組成，鋼的許用應(yīng)力。試問在提起重量為的重物時(shí)，斜桿AB是否滿足強(qiáng)度條件？：27.  圖 a所示為左端固定而右端自由的軸向受力桿件。試求-、-、-橫截面上的軸力，并作軸力圖。： 28.  一橫截面為

17、正方形的磚柱分上下兩段，其受力情況、各段長(zhǎng)度及橫截面尺寸如圖 a所示。已知F = 50 kN，試求荷載引起的最大工作應(yīng)力。： 解：首先作柱的軸力圖如圖 b所示。 由于此柱上下兩段的橫截面尺寸不同，故不能應(yīng)用公式（7-3）計(jì)算柱的最大工作應(yīng)力，必須利用公式（7-2）求出每段柱的橫截面上的正應(yīng)力，然后進(jìn)行比較以確定全柱的最大工作應(yīng)力。 、兩段柱（圖 a）橫截面上的正應(yīng)力分別為29.  一橫截面為矩形的鋼制階梯狀直桿，其受力情況及各段長(zhǎng)度如圖 a所示。AD段和DB段的橫截面面積為BC段橫截面面積的兩倍。矩形截面的高度與寬度之比h

18、/ b = 1.4，材料的許用應(yīng)力、= 160 MPa。試選擇各段桿的橫截面尺寸h和b。： 解：首先作桿的軸力圖如圖 b所示。 此桿為變截面桿，最大工作應(yīng)力不一定出現(xiàn)在軸力最大的AD段橫截面上。由于DB段的橫截面面積與AD段相同，而軸力較小，故其工作應(yīng)力一定小于AD段的。于是只需分別對(duì)AD段和BC段進(jìn)行計(jì)算。 對(duì)于AD段，按強(qiáng)度條件要求其橫截面面積AI為30.  有一三角架如圖所示，其斜桿由兩根80×80×7等邊角鋼組成，橫桿由兩根10號(hào)槽鋼組成，材料均為Q235鋼，許用應(yīng)力= 120 MPa。試求許用荷載F。： 31. 

19、圖 a所示為一階梯形鋼桿，AB段和BC段的橫截面面積為A1 = A2 = 500 mm2，CD段的橫截面面積為A3 = 200 mm2。已知鋼的彈性模量E = 2.0×105 MPa。試求桿的縱向變形l。圖中長(zhǎng)度單位為mm。： 解：此桿的軸力圖如圖b所示。由于各段桿的軸力和橫截面面積不盡相同，故須分段利用拉壓胡克定律求各段桿的縱向變形，它們的代數(shù)和才是整個(gè)桿的縱向變形l。32.  試作圖示各桿的軸力圖，并分別指出最大拉力和最大壓力的值及其所在的橫截面（或這

20、類橫截面所在的區(qū)段）。： (a) AB段：30 kN(拉)，BC段：0 , CD段：- 20 kN(壓)；(b)  AB段：10 kN(拉)，BC段：- 10 kN(壓)， CD段：20 kN(拉)；(c) AB段：0，  BC段：10 kN(拉)，CD段：15 kN(拉) 33.  試判定圖示桿系是靜定的，還是超靜定的；若是超靜定的，試確定其超靜定次數(shù)，并寫出求解桿系內(nèi)力所需的位移相容條件（不必具體求出內(nèi)力）。圖中的水平桿是剛性桿，各桿的自重均不計(jì)。：1

21、次超靜定34. ：35.  （1）最大切應(yīng)力及兩端截面間的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角；（2）圖示截面上A，B，C三點(diǎn)處切應(yīng)力的數(shù)值及方向；（3）C點(diǎn)處的切應(yīng)變。：36.  （1）最大切應(yīng)力； （2）截面A相對(duì)于截面C的扭轉(zhuǎn)角。 37. ：38.  ：39.  一傳動(dòng)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 a所示，作用于其上的外力偶之矩的大小分別是：MA = 2 kN · m，MB = 3.5 kN · m，MC  = 1&#

22、160;kN · m，MD = 0.5 kN · m，轉(zhuǎn)向如圖。試作該傳動(dòng)軸的扭矩圖。：40.  一實(shí)心圓截面?zhèn)鲃?dòng)軸，其直徑d = 40 mm，所傳遞的功率為30 kW，轉(zhuǎn)速n = 1 400 r/min。該軸由45號(hào)鋼制成，許用切應(yīng)力= 40 MPa，切變模量G = 8×104 MPa，單位長(zhǎng)度桿的許用扭轉(zhuǎn)角= 1 /m。試校核此軸的強(qiáng)度和剛度。 ： 解：

23、首先計(jì)算扭轉(zhuǎn)力偶矩M。41.  傳動(dòng)軸如圖 a所示，其轉(zhuǎn)速n=300 r/min，主動(dòng)輪A輸入的功率P1 = 500 kW；若不計(jì)軸承摩擦所耗的功率，三個(gè)從動(dòng)輪B、C、D輸出的功率分別為P2 = 150 kW，P3 = 150 kW，P4 = 200 kW。該軸是用45號(hào)鋼制成的空心圓截面桿，其內(nèi)外直徑之比a = 1/2。材料的許用切應(yīng)力t = 40 MPa，其切變模量G=8×104 MPa。單位

24、長(zhǎng)度桿的許用扭轉(zhuǎn)角=0.3º/m。試作軸的扭矩圖，并按強(qiáng)度條件和剛度條件選擇軸的直徑。 42.  試作圖示各桿的扭矩圖，并指出最大扭矩的值及其所在的橫截面（或這些橫截面所在的區(qū)段）。：(a) Tmax = Me；(b) Tmax = 2 Me，在CD段；(c) Tmax = 3 kN·m，在DE段43.  直徑50 mm的鋼圓軸，其橫截面上的扭矩T = 1.5 kN · m，試求橫截面上

25、的最大切應(yīng)力。： 44.  空心鋼圓軸的外直徑D = 80 mm，內(nèi)直徑d = 62.5 mm，外力偶之矩Me = 10 N · m。已知鋼的切變模量G = 8×104 MPa。 試作橫截面上切應(yīng)力的分布圖； 試求最大切應(yīng)力和單位長(zhǎng)度扭轉(zhuǎn)角。：45. 圓軸的直徑d = 50 mm，轉(zhuǎn)速為120 r/min。若該軸橫截面上的最大切應(yīng)力等于60 MPa，試問所傳遞的功率是

26、多少？： PkW = 18.5 kW第4次作業(yè)15.  一根等直桿受力如圖所示。已知桿的橫截面面積A和材料的彈性模量E。試作軸力圖，并求桿端點(diǎn)D的位移。：16.  試求圖示各梁中指定截面上的剪力和彎矩。： 17.  試指出圖示剪力圖和彎矩圖的錯(cuò)誤。：18.  矩形截面的懸臂梁受集中力和集中力偶作用，如圖所示。試求截面m-m和固定端截面n-n上A，B，C，D四點(diǎn)處的正應(yīng)力。：19.  由兩根28a號(hào)槽鋼組成的簡(jiǎn)支梁受三個(gè)集中力作用，如圖所示。已知該梁材料為Q235鋼，其許用彎曲正應(yīng)力 。試求梁的許可荷載F。：20.&

27、#160; ：21. ：22.  試求圖 a所示外伸梁指定橫截面1-1、2-2、3-3、4-4上的剪力和彎矩。： 23.  圖 a所示為一受滿布均布荷載的懸臂梁。試作此梁的剪力圖和彎矩圖。： 解：取x軸與梁的軸線重合，坐標(biāo)原點(diǎn)取在梁的左端（圖 a）。以坐標(biāo)x表示橫截面的位置。然后，求任意x處橫截面上的剪力和彎矩，也就是找出橫截面上剪力和彎矩與橫截面位置的函數(shù)關(guān)系，我們分別把這種函數(shù)關(guān)系式叫做梁的剪力方程和彎矩方程。為此，將梁在任意x處用橫截面截開。顯然，就此梁而言，若取左段分離體為研究對(duì)象（圖 b）則不必求支座約束力。根據(jù)左

28、段分離體的平衡條件便可列出剪力方程和彎矩方程如下：以上兩式后面括號(hào)里的不等式是用來(lái)說(shuō)明對(duì)應(yīng)的內(nèi)力方程所適用的區(qū)段。有了剪力方程和彎矩方程，便可在相應(yīng)的坐標(biāo)系里作出梁的剪力圖（圖 c）和彎矩圖（圖 d）。此梁的剪力方程FS(x)= - qx表明FS(x)為x的線性函數(shù)，所以剪力圖為一傾斜直線。該直線可根據(jù)例如FS(0)= 0與FS(l)= - ql作出。（注：剪力方程在x = l處是不適用的，因該處有集中支座約束力。此處取x為l，實(shí)際上是指l稍左一點(diǎn)的截面）。作彎矩圖時(shí)，表示彎矩M的縱坐標(biāo)（圖 d

29、）取向下為正，以使梁的彎矩圖始終位于梁的受拉一側(cè)。該梁的彎矩方程M(x)= - qx2 / 2表明M(x)是x的二次函數(shù)，彎矩圖為二次拋物線。在描點(diǎn)作圖時(shí)至少需確定圖線上的三個(gè)點(diǎn)， 例如，M(0)= 0，M(l / 2)= -  ql2，M(l)= -  ql2。從內(nèi)力圖得知，固定端左側(cè)橫截面上的剪力和彎矩都有最大值，F(xiàn)S,max = ql，Mmax =  ql2（內(nèi)力的最大值一般都以絕對(duì)值為準(zhǔn)）。 24. 

30、; 對(duì)于圖 a所示受滿布均布荷載的簡(jiǎn)支梁，試作剪力圖和彎矩圖。： 25.  圖 a所示為一受集中荷載 作用的簡(jiǎn)支梁。試作其剪力圖和彎矩圖。：26.  試求圖示諸梁中各指定的橫截面上（1-1、2-2等）的剪力和彎矩。： (a) FS1 = FS2 = FS3 = 2 kN，M1 = - 3 kN·m，M2 = - 1 kN·m，M3 = - 4 kN

31、·m(b) FS1 = 0，F(xiàn)S2 = FS3 = - qa，F(xiàn)S4 = - qa，    M1 = 0，M2 = M3 = - qa2，M4 = - qa2(c) FS1 = ql，F(xiàn)S2 = FS3 = 0，M1 = M2 = M3 = 

32、;ql2 (d) FS1 = FS2 = FS3 = ，M1 = ，M2 = ，M3 = - (e) FS1 = 3 kN，F(xiàn)S2 = FS3 = - 1.5 kN，M1 = M2 = - 0.6 kN·m，M3 = - 0.3 kN·m(f) FS

33、1 = FS2 = 0，F(xiàn)S3 = 1.17 qa，F(xiàn)S4 = 0.17 qa，M1 = M2 = M3 = qa2，M4 = 1.67 qa2(g) FS1 = FS2 = FS3 = - 0.5 F，M1 = M2 = 0，M3 = - 0.25 Fl(h) FS1 = - 0.5 ql，F(xiàn)S2 = - ql，F(xiàn)S3 = ql，M1 = - ql2，M2 = M3 =  ql227.  試求圖示折桿中各指定的