工程力学教程课后题答案省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

基础力学基础力学2作业作业 （7-11章）章）第1页P153 7-1（b）试作杆轴力图，并指出最大拉力和最大压力值试作杆轴力图，并指出最大拉力和最大压力值及其所在横截面（或这类横截面所在区段）及其所在横截面（或这类横截面所在区段）。10kN10kN20kN最大拉力为最大拉力为20kN，在，在CD段；最大压力为段；最大压力为10kN，在，在BC段。段。1m1m1m10kN20kN30kN20kNABCD解：解：第2页P153 7-2 试求图示直杆横截面试求图示直杆横截面1-1、2-2和和3-3上轴力，并作轴力上轴力，并作轴力图。如横截面面积图。如横截面面积A=200mm2，试求各横截面上应力。，试求各横截面上应力。10kN10kN20kNaaa20kN10kN20kN113322解：解：第3页P154 7-5 铰接正方形杆系如图所表示，各拉杆所能安全地承受铰接正方形杆系如图所表示，各拉杆所能安全地承受最大轴力为最大轴力为FNt=125kN,压杆所能安全地承受最大轴力为压杆所能安全地承受最大轴力为FNc=150kN,试求此杆系所能安全地承受最大荷载试求此杆系所能安全地承受最大荷载F值。值。FFABCDaaFAC、BC、AD、BD均为拉杆，故均为拉杆，故AB为压杆，故为压杆，故所以所以解：解：依据对称性只分析A、C点C点点A点点由静力平衡方程得所以由静力平衡方程得第4页P155 7-8 横截面面积横截面面积A=200mm2杆受轴向拉力杆受轴向拉力F=10kN作用，试作用，试求斜截面求斜截面m-n上正应力及切应力。上正应力及切应力。F=10kN300mn解：解：第5页P155 7-10 等直杆如图示，其直径为等直杆如图示，其直径为d=30mm。已知。已知F=20kN,l=0.9m,E=2.1105MPa，试作轴力图，并求杆端试作轴力图，并求杆端D水平位移水平位移D以及以及B、C两横截面相对纵向位移两横截面相对纵向位移BCBC。20kN-20kN20kNl/32F2FF113322l/3l/3ABCD解：解：第6页P156 7-14 直径为直径为d=0.3m,长为长为l=6m木桩，其下端固定。如在离木桩，其下端固定。如在离桩顶面高桩顶面高1m处有一重量为处有一重量为P=5kN重锤自由落下，试求桩内最大重锤自由落下，试求桩内最大压应力。已知木材压应力。已知木材E=10103MPa，假如重假如重锤骤然放在然放在桩顶上，上，则桩内最大内最大压应力又力又为多少？多少？参考参考P138例题例题7-10当当h=0时时解：解：第7页l1P156 7-16 试判定图示杆系是静定，还是超静定；若是超静定，试判定图示杆系是静定，还是超静定；若是超静定，试确定其超静定次数，并写出求解杆系内力所需位移相容条件试确定其超静定次数，并写出求解杆系内力所需位移相容条件（无须详细求出内力）。图中水平杆是刚性，各杆自重均不计。（无须详细求出内力）。图中水平杆是刚性，各杆自重均不计。解：解：aaa121.5aal221第8页解：（解：（1）剪切面：）剪切面：A=dh；剪力：；剪力：Fs=F 拉杆拉杆头头部部满满足剪切足剪切强强度条件度条件 挤压挤压力：力：Fbs=F拉杆拉杆头头部部满满足足挤压挤压强强度条件。度条件。hdD50kNP P156156 7-18 7-18 试试校核校核图图示拉杆示拉杆头头部剪切部剪切强强度和度和挤压挤压强强度。度。已知：已知：D=32mmD=32mm，d=20mmd=20mm，h=12mmh=12mm，材料，材料许许用切用切应应力力 =100Mpa=100Mpa，许许用用挤压应挤压应力力 bsbs=240Mpa=240Mpa。（2）挤压面：）挤压面：第9页P157 7-20 矩形截面木拉杆接矩形截面木拉杆接头头如如图图所表示，已知所表示，已知b=250mm，F=50KN，木材，木材顺纹许顺纹许用用挤压应挤压应力力bs=10MPa,顺纹许用顺纹许用切应力切应力=1MPa。试试求接求接头处头处所需尺寸所需尺寸l和和a。PPbFFFFball解：解：第10页P183 8-1(c)作作图图示杆扭矩示杆扭矩图图，并指出最大扭矩，并指出最大扭矩值值及其所在横及其所在横截面。截面。ABCD1.5kN.m1kN.m1.5kN.m2kN.m3kN.mE11.50.5+-单位：单位：KN.m3-第11页P183 8-4 实心圆轴直径实心圆轴直径d=100mm，长，长l=1m，作用在两个端面上外力偶之，作用在两个端面上外力偶之矩均为矩均为Me=14kN.m，但转向相反。材料切变模量，但转向相反。材料切变模量G=8104MPa。试试求：求：（1）横截面上最大切）横截面上最大切应应力，以及两个端面相力，以及两个端面相对对扭扭转转角；（角；（2）图图示横截示横截面上面上A、B、C三点三点处处切切应应力大小及指向。力大小及指向。MeMeABABOC25100解解:(1)(2)TABC第12页P183 8-5 空心钢圆轴外直径空心钢圆轴外直径D=80mm，内直径，内直径d=62.5mm，外力偶之矩为，外力偶之矩为Me=10N.m，但转向相反。材料切变模量，但转向相反。材料切变模量G=8104MPa。试试求：求：（1）横截）横截面上切面上切应应力分布力分布图图；（；（2）最大切）最大切应应力和力和单单位位长长度度扭转角扭转角。MeMeDd解解:(1)(2)AmaxAT第13页P184 8-10 轴许用切应力轴许用切应力 ，切变模量，切变模量 ，单，单位长度杆许用扭转角位长度杆许用扭转角 。试按强度条件及刚度条件。试按强度条件及刚度条件选择此实心圆轴直径。选择此实心圆轴直径。M1M2M3M4M5所以，所以，解：解：第14页P230 9-9 试求图示组合截面对于水平形心轴试求图示组合截面对于水平形心轴z惯性矩惯性矩Iz。1201012010工22a231第15页P228 9-1 试求图示各梁指定横截面上剪力和弯矩。试求图示各梁指定横截面上剪力和弯矩。ABCF=ql/2ql/4l/2lD112233(c)FBFA解：求得支座约束力解：求得支座约束力(c)第16页AB2aqFBFAaaCqa2C11223344解：求得支座约束力解：求得支座约束力(f)(f)第17页P228 9-3 试写出图示各梁剪力方程和弯矩方程，并作出剪力图和弯试写出图示各梁剪力方程和弯矩方程，并作出剪力图和弯矩图。指出最大剪力和最大弯矩值以及它们各自所在横截面。矩图。指出最大剪力和最大弯矩值以及它们各自所在横截面。4kN/mACB1m2m(d)80kN解：求得支座约束力解：求得支座约束力56kN40kN40kN56kN192kN.mA支座右侧截面支座右侧截面C截面截面FBFA第18页2kN/mAC1m4mB20kN.m解：求得支座约束力解：求得支座约束力A支座右侧截面支座右侧截面C右侧截面右侧截面9kN1kN8kN.m12kN.m0.25kN.m(e)FBFA0.5m第19页P229:9-4,9-5,9-6 9-4 绘出图示各梁剪力图和弯矩图。绘出图示各梁剪力图和弯矩图。1m5KN10 KN.m1m15KN15 KN.m10KN+10KN5KNFs图图15 KN.m5 KN.m5 KN.m+M图图（a）第20页+80KN80KN剪力图剪力图+48单位：单位：KN.m1616弯矩图弯矩图Eq=100kN/mACD0.2m1.6m1m2m12(b)80KN80KN1m第21页2mABC1m0.5kN1.5kN2kN/m+-0.75m1.5kN0.5kN0.56kN.m+0.5kN.m(c)第22页aABCDqqaaa2qaqaq+-qa+qaqa+-qa2/2qa2/29-5 (a)第23页3aABCqqa22aqa/35qa/3+-qa/35a./35qa/3+25qa2/184qa2/3qa2/39-5 (b)第24页9-5 (c)qllqql2qlql2/2ql2/2+qllqql2qlql2qlql2+第25页ABlqFBFAx+ql2/4lF=qlABCl/2ql/2+-ql/29-6第26页9-7(a)槽钢平放槽钢平放ACBDzy第27页ACBDyz9-7(b)槽钢竖放槽钢竖放第28页9-820kN.m3m11m5m12215kNzyADC18030050B1-1截面截面2-2截面截面第29页9-11 矩形截面外伸梁如图所表示。矩形截面外伸梁如图所表示。试求点试求点1 1、2 2、3 3、4 4、5 5五个点处五个点处横截面上应力；横截面上应力；以单元体分别表示各该点处应力状态。以单元体分别表示各该点处应力状态。ll/2l/2lFF12345h/4h/4zbhFl/2FF第30页9-12 由两根由两根No.36a槽钢组成梁，如图所表示。已知：槽钢组成梁，如图所表示。已知：F=44kN，q=1kN/m；钢许用应力；钢许用应力 。试校核此梁强度。试校核此梁强度。AB61m=6mq113kN113kNFFFFFyz所以，该梁满足正应力和切应力强度条件。所以，该梁满足正应力和切应力强度条件。第31页9-13 由工字钢做简支梁受力如图所表示。已知材料许用应力由工字钢做简支梁受力如图所表示。已知材料许用应力试选择工字钢号码。试选择工字钢号码。E20kN/mACD0.5m2.5m4m80kN60kNB1m113.125kN76.875kN113.125kN33.125kN16.875kN76.875kN2.156m选择选择28a号工字钢号工字钢故选择故选择28a号工字钢。号工字钢。第32页P194：9-15 试求图示等截面梁转角方程和挠度方程，并求外力偶作试求图示等截面梁转角方程和挠度方程，并求外力偶作用着用着C截面处挠度。截面处挠度。AC2l/3MeBl/3Me/lMe/l（1）（2）（3）（4）边界条件边界条件连续条件连续条件连续条件代入连续条件代入(1)、(3)和和(2)、(4)，得，得边界条件代入边界条件代入(2)、(4)，得，得C截面处，截面处，第33页P252：10-1 求图中所表示应力状态下单元体斜截面求图中所表示应力状态下单元体斜截面ab上应力，并用上应力，并用分离体在该面上示出。分离体在该面上示出。30040MPa30MPa60MPaab11.0MPa58.3MPa第34页P252：10-3 题题10-1图中所表示应力状态下，分别求图中所表示应力状态下，分别求主应力值；主应力值；用图示出不等于零两个主应力作用面。用图示出不等于零两个主应力作用面。第35页（1 1）若若 x x y y，则则 1 1 45 450 0(2)(2)若若 x x y y，则则 1 1 45 450 0(3)(3)若若 x x=y y，则则 x x 0 0，1 1=-45=-450 0 x x 0 0，1 1=45=450 0（1 1 在在 90900 0 范围内取值范围内取值 1 1对应对应 所在主平面方位）所在主平面方位）此例中，此例中，x x=-40MPa=-40MPa，y y=60MPa=60MPa第36页P252：10-3 题题10-1图中所表示应力状态下，分别求图中所表示应力状态下，分别求主应力值；主应力值；用图示出不等于零两个主应力作用面。用图示出不等于零两个主应力作用面。47.7MPa67.7MPa74.520第37页P265:11-2 图图11-11所表示两端为柱形铰轴向受压矩形截面杆，所表示两端为柱形铰轴向受压矩形截面杆，若在若在xy平面内取长度因数平面内取长度因数 ，在，在xy平面内取长度平面内取长度因数因数 ，试求此杆临界荷载，试求此杆临界荷载Fcr。xy平面内平面内xz平面内平面内第38页P266:11-5 图示一简单托架，其撑杆图示一简单托架，其撑杆AB为直径为直径d=100mm实心圆截面钢实心圆截面钢杆。该杆两端为柱形铰，杆材料为杆。该杆两端为柱形铰，杆材料为Q235钢，弹性模量钢，弹性模量E=2.0105MPa，屈服极限屈服极限 。试按安全因数法校核该撑杆稳定性。要求稳定安全因数试按安全因数法校核该撑杆稳定性。要求稳定安全因数nst=2.5.1m3mFNAB撑杆满足稳定性要求。撑杆满足稳定性要求。第39页