安徽工業(yè)大學(xué)工程力學(xué)練習(xí)冊習(xí)題答案

1、工程力學(xué)練習(xí)冊學(xué)校學(xué)院專業(yè)學(xué)號教師姓名第一章靜力學(xué)基礎(chǔ) 1第一章靜力學(xué)基礎(chǔ)1-1 畫出下列各圖中物體A,構(gòu)件AB,BC或ABC的受力圖,未標(biāo)重力的物體的重量不計,所有接觸處均為光滑接觸。 (a (b (c (d2 第一章靜力學(xué)基礎(chǔ) (e (f (g 1-2 試畫出圖示各題中AC桿(帶銷釘和BC桿的受力圖第一章靜力學(xué)基礎(chǔ) 3 (a(b(c (a 1-3 畫出圖中指定物體的受力圖。所有摩擦均不計,各物自重除圖中已畫出的外均不計。4 第一章靜力學(xué)基礎(chǔ) (a (b 第一章靜力學(xué)基礎(chǔ) 5 (c (d 6 第一章靜力學(xué)基礎(chǔ) (e (f第一章靜力學(xué)基礎(chǔ)7 (g第二章平面力系2-1 電動機(jī)重P=5000N,放

2、在水平梁AC的中央,如圖所示。梁的A端以鉸鏈固定,另一端以撐桿BC支持,撐桿與水平梁的夾角為30 0。如忽略撐桿與梁的重量,求絞支座A、B處的約束反力。8 第一章 靜力學(xué)基礎(chǔ) 題2-1圖 =+=-=P F F F F F FB A y A B x 30sin 30sin ,0030cos 30cos ,0解得: N P F F B A 5000= 2-2 物體重P=20kN ,用繩子掛在支架的滑輪B 上,繩子的另一端接在絞車D 上,如圖所示。轉(zhuǎn)動絞車,物體便能升起。設(shè)滑輪的大小及軸承的摩擦略去不計,桿重不計,A 、B 、C 三處均為鉸鏈連接。當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時,求拉桿AB 和支桿BC 所受的

3、力。第四章 材料力學(xué)基本概念 9 題2-2圖 =-=-=030cos 30sin ,0030sin 30cos ,0P P F F P F F FBC y BC AB x解得:2-3 如圖所示,輸電線ACB 架在兩電線桿之間,形成一下垂線,下垂距離CD =f =1m ,兩電線桿間距離AB =40m 。電線ACB 段重P=400N ,可近視認(rèn)為沿AB 直線均勻分布,求電線的中點和兩端的拉力。 題2-3圖 以AC 段電線為研究對象,三力匯交NF NF F F F F F FC A GA y C A x 200020110/1tan sin ,0,cos ,0=解得:2-4 圖示為一拔樁裝置。在木樁

4、的點A 上系一繩,將繩的另一端固定在點C ,在繩的點B 系另一繩BE ,將它的另一端固定在點E 。然后在繩的點D 用力向下拉,并使繩BD 段水平,AB 段鉛直;DE 段與水平線、CB 段與鉛直線成等角=0.1rad (弧度(當(dāng)很小時,tan 。如向下的拉力F=800N ,求繩AB 作用于樁上的拉力。 題2-4圖 作BD 兩節(jié)點的受力圖AC y BD C xE y BD E xF F F F F F B FF F F F F D =cos ,0,sin ,0sin ,0,cos ,0節(jié)點:節(jié)點:聯(lián)合解得:kN F F F A 80100tan 2=2-5 在四連桿機(jī)構(gòu)ABCD 的鉸鏈B 和C 上

5、分別作用有力F 1和F 2,機(jī)構(gòu)在圖示位置平衡。求平衡時力F 1和F 2的大小間的關(guān)系。 題2-5圖 以B 、C 節(jié)點為研究對象,作受力圖=+=+=030cos ,0045cos ,02211BC x BC x F F F C F F F B 節(jié)點:節(jié)點: 解得:4621=F F2-6 勻質(zhì)桿重W=100N ,兩端分別放在與水平面成300和600傾角的光滑斜面上,求平衡時這兩斜面對桿的約束反力以及桿與水平面間的夾角。 題2-6圖2-7 已知梁AB 上作用一力偶,力偶矩為M ,梁長為l ,梁重不計。求在圖a,b,兩三種情況下,支座A 和B 的約束反力。 (a (b 題2-7圖 (a l MF F

6、 B A -=(.注意,這里,.A .與.B .處約束力為負(fù),表示實際方向與假定方向.相反,結(jié)果應(yīng)與你的受力圖一致,不同的受力圖其結(jié)果的表現(xiàn)形式也不同.(bcos l M F F B A =2-8 在題圖所示結(jié)構(gòu)中二曲桿自重不計,曲桿AB 上作用有主動力偶,其力偶矩為M ,試求A 和C 點處的約束反力。 題2-8圖 作兩曲桿的受力圖,BC 是二力桿,AB 只受力偶作用,因此A 、B 構(gòu)成一對力偶。 即B A F F =aM F F F aM F Ma F a F M C B A B B B A 424232222,0=+=2-9 在圖示結(jié)構(gòu)中,各構(gòu)件的自重略去不計,在構(gòu)件BC 上作用一力偶矩為

7、M 的力偶,各尺寸如圖。求支座A 的約束反力。 題2-9圖 1作受力圖2、BC 只受力偶作用,力偶只能與力偶平衡l MF F C B =3、構(gòu)件ADC 三力匯交lM F F F F A C A X 2022,0-=-= 題2-10圖 kNmM M l F M CD M l F M AB CD B AB B 7.175sin ,030sin ,0221=解得:桿桿: 題2-11圖 kN2-12 試求圖示各梁支座的約束反力。設(shè)力的單位為kN ,力偶矩的單位為kN.m ,長度的單位為m ,分布載荷集度為kN/m 。 (a (b 題2-12圖 受力分析如圖:kNF kN F F F FF M B A

8、B A YB A21,15208.020,04 受力分析如圖:kNF kN F kN F F F F F F F F M B Ay Ax B Ax x B Ay Y B A 95.31,33.12,98.1521,022023,032322203,0=+=+=解得: 2-13 在圖示a ,b 兩連續(xù)梁中,已知q ,M ,a ,及,不計梁的自重。求各連續(xù)梁在A ,B ,C 三處的約束反力。 (a (b 題2-13圖 1作受力圖,BC 桿受力偶作用cos a MF F C B =2.對AB 桿列平衡方程M a F M F M aMF F F a MF F F B A A B Ay Y B Ax X

9、 =-=-=cos ,0(cos ,0tan sin ,0所以:MM aMF a M F A Ay Ax =-=tan 1.以BC 為研究對象,列平衡方程221cos ,0(0cos ,0sin ,0qaa F F M F qa F FF F F C B C By YC Bx X=+-=cos 22tan 2qaF qa F qa F C By Bx =1.以AB 為研究對象,列平衡方程221,0(2,02tan ,0qa a F M F M qa F F Fqa F F F ByA B ByAy YBx Ax X = cos 22122tan 2qa F qa M qa F F qa F F

10、 C A By Ay BxAx =2-14 水平梁AB 由鉸鏈A 和桿BC 所支持,如圖所示。在梁上D 處用銷子安裝半徑為 r =0.1m 的滑輪。有一跨過滑輪的繩子,其一端水平地系于墻上,另一端懸掛有重P=1800N 的重物。如AD =0.2m ,BD=0.2m ,045=,且不計梁、桿、滑輪和繩的重量。求鉸鏈A 和桿BC 對梁的約束反力。 題2-14圖 1. 以滑輪和桿為研究對象,受力分析如圖2. 列平衡方程:2.0(6.022,0(022,0022,0=+-+=-+=-=r P F r P F M P F F F F P F F B A B Ay Y B Ax X解得:NF NF NF

11、B Ay Ax 5.84812002400=2-15 如圖所示,三絞拱由兩半拱和三個鉸鏈A ,B ,C 構(gòu)成,已知每個半拱重P =300kN ,l =32m ,h =10m 。求支座A 、B 的約束反力。 題2-15圖 以整體為研究對象,由對稱性知:kN P F F F F By Ay BxAx 300=以BC 半拱為研究對象kNF F l F h F l P M Ax Bx By Bx C 120283,0=+=2-16 構(gòu)架由桿AB ,AC 和DG 組成,如圖所示。桿DG 上的銷子E 可在桿AC 的光滑槽內(nèi)滑動,不計各桿的重量,在水平桿DGF 的一端作用鉛垂力F 。求鉛直桿AB 上鉸鏈A

12、,D 和B 所受的力 題2-16圖 解:1. 以整體為研究對象FF F F F F M F F F FCy By Cy B Cy By Y =-+=,0,0(0,02.以DG 桿為研究對象,列平衡方程=+=-=-=02,00,00,0a F a F MF F F FF F F FAx Dx B Ay Dy By Y Ax Dx Bx X 解得:F F FF F F Ay Bx Ax =-=3.以AB 桿為研究對象,列平衡方程222,0(022,0022,0=-=-+=+=a F a F F M F F F F F F F E D E Dy Y E Dx X2-17 圖示構(gòu)架中,物體重1200N

13、 ,由細(xì)繩跨過滑輪E 而水平系于墻上,尺寸如圖所示,不計桿和滑輪的重量。求支承A 和B 處的約束反力以及桿BC 的內(nèi)力F BC 。 題2-17圖 以整體為研究對象05.1(2(4,0(0,0,0=-+-=-+=r P r P F F MP F F FP F FB A B Ay Y Ax X 解得:NF N=P F F M B D 解得:N F B 1500-=2-18 在圖示構(gòu)架中,各桿單位長度的重量為300N/m ,載荷P =10kN ,A 處為固定端,B ,C ,D 處為絞鏈。求固定端A 處及B ,C 為絞鏈處的約束反力。 題2-18圖2-19 兩根相同的均質(zhì)桿AB 和BC ,在端點B 用

14、光滑鉸鏈連接,A ,C 端放在不光滑的水平面上,如圖所示。當(dāng)ABC 成等邊三角形時,系統(tǒng)在鉛直面內(nèi)處于平衡狀態(tài)。求桿端與水平面間的摩擦因數(shù)。 題2-19圖2-20 簡易升降混凝土料斗裝置如圖所示,混凝土和料斗共重25kN,料斗與滑道間的靜摩擦和動摩擦因數(shù)均為0.3。(1如繩子的拉力分別為22kN與25kN時,料斗處于靜止?fàn)顟B(tài),求料斗與滑道間的摩擦力;(2求料斗勻速上升和下降時繩子的拉力。 題2-20圖2-21 圖示兩無重桿在B處用套筒式無重滑塊連接,在AD桿上作用一力偶,其力偶矩M A=40N.m,滑塊和AD間的摩擦因數(shù)f s=0.3。求保持系統(tǒng)平衡時力偶矩M C的范圍。 題2-21圖2-22

15、 均質(zhì)箱體A 的寬度b =1m ,高h(yuǎn) =2m ,重P =200kN ,放在傾角030=的斜面上。箱體與斜面間的摩擦因數(shù)f s =0.2。今在箱體的C 點系一無重軟繩,方向如圖所示,繩的另一端繞過滑輪D 掛一重物E ,已知BC =a =1.8m 。求使箱體處于平衡狀態(tài)的重物E 的重量。 題2-22圖2-23 尖劈頂重裝置如圖所示。在B 塊上受力P 的作用。A 與B 塊間的摩擦因數(shù)為f s (其他 有滾珠處表示光滑。如不計A 和B 塊的重量,求使系統(tǒng)保持平衡的力F 的值。 題2-23圖 以整體為研究對象,顯然水平和鉛直方向約束力分別為P F ,以A 滑塊為研究對象,分別作出兩臨界狀態(tài)的力三角形t

16、an(tan(tan tan(tan(min max +-=-=+=P F P f P F P F s為摩擦角,其中2-24 磚夾的寬度為25cm ,曲桿AGB 與GCED 在G 點鉸接。磚的重量為W ,提磚的合力F 作用在磚夾的對稱中心線上,尺寸如圖所示。如磚夾與磚之間的摩擦因數(shù)f s =0.5,試問b 應(yīng)為多大才能把磚夾起(b 是G 點到磚塊上所受正壓力作用線的垂直距離 題2-24圖2-25 均質(zhì)長板AD重P,長為4m,用一短板BC支撐,如圖所示。若AC=BC=AB=3m, BC板的自重不計。求A、B、C處的摩擦角各為多大才能使之保持平衡。 題2-25圖第三章空間力系3-1 在正方體的頂角

17、A和B處,分別作用力F1和F2,如圖所示。求此兩力在x,y,z 軸上的投影和對x,y,z軸的矩。并將圖中的力系向點O簡化,用解析式表示主矢、主矩的大小和方向。 題3-1圖3-2 圖示力系中,F1=100N,F2=300N,F3=200N,各力作用線的位置如圖所示。將力向原點O簡化 題3-2圖3-3 邊長為a的等邊三角形板,用六根桿支持在水平面位置如圖所示。若在板面內(nèi)作用一力偶,其矩為M,不計板重,試求各桿的內(nèi)力。 題3-3圖3-4 如圖所示的空間構(gòu)架由三根桿件組成,在D端用球鉸鏈連接,A、B和C端也用球鉸鏈固定在水平地板上。今在D端掛一重物P=10kN,若各桿自重不計,求各桿的內(nèi)力。 題3-4

18、圖3-5 均質(zhì)長方形板ABCD重W=200N,用球鉸鏈A和蝶形鉸鏈B固定在墻上,并用繩EC維持在水平位置。求繩的拉力和支座的約束反力。 題3-5圖3-6 掛物架如圖所示,三桿的重量不計,用球鉸鏈連接于O點,平面BOC是水平面,且OB=OC,角度如圖。若在O點掛一重物G,重為1000N,求三桿所受的力。 題3-6圖3-7 一平行力系由五個力組成,力的大小和作用線的位置如圖所示。圖中小正方格的邊長為10mm。求平行力系的合力。 題3-7圖3-8 求下列各截面重心的位置。 1.建立圖示坐標(biāo)系150,50270.=I C I y S I0,30300.=II C II y S II9030300502

19、7015050270=+=C y (a (b題3-8圖3-9 試求振動打樁機(jī)中的偏心塊(圖中陰影線部分的重心。已知mm r 1001=,mm r 302=,mm r 173=。 題3-9圖第四章材料力學(xué)基本概念35 第四章材料力學(xué)基本概念4-1何謂構(gòu)件的承載力?它由幾個方面來衡量?4-2材料力學(xué)研究那些問題?它的主要任務(wù)是什么?4-3材料力學(xué)的基本假設(shè)是什么?均勻性假設(shè)與各向同性假設(shè)有何區(qū)別?能否說“均勻性材料一定是各向同性材料”?4-4桿件的軸線與橫截面之間有何關(guān)系?4-5桿件的基本變形形式有幾種?請舉出相應(yīng)變形的工程實例。36 第五章 桿件的內(nèi)力第五章 桿件的內(nèi)力5-1 試求圖示各桿1-1

20、、2-2、3-3截面上的軸力,并作軸力圖。 (a(b題5-1圖 kNm T /5-2 試求圖示各桿在1-1、2-2截面上的扭矩。并作出各桿的扭矩圖。 2(am題5-2圖第五章 桿件的內(nèi)力 37 5-3 在變速箱中,低速軸的直徑比高速軸的大,何故?,9549nPM e =變速箱中軸傳遞的扭矩與軸的轉(zhuǎn)速呈反比,低速軸傳遞的扭矩大,故軸徑大。5-4 某傳動軸,由電機(jī)帶動,已知軸的轉(zhuǎn)速1000min n r=(轉(zhuǎn)/分,電機(jī)輸入的功率20P kW =,試求作用在軸上的外力偶矩。Nm n P M e 8.190910002095499549=5-5 某傳動軸,轉(zhuǎn)速300min n r=,輪1為主動輪,輸入功率150P kW =,輪2、輪3與輪4為從動輪,輸出功率分別為210P kW =,3420P P kW =。(1 試畫軸的扭矩圖,并求軸的最大扭矩;(2 若將輪1和輪3的位置對調(diào),軸的最大扭矩變?yōu)楹沃?對軸的受力是否有利。38 第五章 桿件的內(nèi)力 題5-5圖Nm n PM e 5.1591954911=Nm