材料力學第五章習題選及其解答

2021-03-03 21:24:11 字數 1784 閱讀 6699

5-1. 矩形截面懸臂梁如圖所示,已知l=4m,h/b=2/3,q=10kn/m,=10mpa,試確定此梁橫截面的尺寸。

解:(1)畫梁的彎矩圖

由彎矩圖知:

(2)計算抗彎截面模量

(3)強度計算

5-2. 20a工字鋼梁的支承和受力情況如圖所示,若=160mpa,試求許可載荷。

解:(1)畫梁的彎矩圖

由彎矩圖知:

(2)查表得抗彎截面模量

(3)強度計算

取許可載荷

5-3. 圖示圓軸的外伸部分系空心軸。試作軸彎矩圖,並求軸內最大正應力。

解:(1)畫梁的彎矩圖

由彎矩圖知:可能危險截面是c和b截面

(2)計算危險截面上的最大正應力值

c截面:

b截面:

(3)軸內的最大正應力值

5-8. 壓板的尺寸和載荷如圖所示。材料為45鋼,s=380mpa,取安全係數n=1.5。試校核壓板的強度。

解:(1)畫梁的彎矩圖

由彎矩圖知:危險截面是a截面,截面彎矩是

(2)計算抗彎截面模量

(3)強度計算

許用應力

強度校核

壓板強度足夠。

5-12. ⊥形截面鑄鐵梁如圖所示。若鑄鐵的許用拉應力為[t]=40mpa,許用壓應力為[c]=160mpa,截面對形心zc的慣性矩izc=10180cm4,h1=96.

4mm,試求梁的許用載荷p。

解:(1)畫梁的彎矩圖

由彎矩圖知:可能危險截面是a和c截面

(2)強度計算

a截面的最大壓應力

a截面的最大拉應力

c截面的最大拉應力

取許用載荷值

5-15. 鑄鐵梁的載荷及截面尺寸如圖所示。許用拉應力[l]=40mpa,許用壓應力[c]=160mpa。

試按正應力強度條件校核梁的強度。若載荷不變,但將t形截面倒置成為⊥形,是否合理?何故?

解:(1)畫梁的彎矩圖

由彎矩圖知:可能危險截面是b和c截面

(2)計算截面幾何性質

形心位置和形心慣性矩

(3)強度計算

b截面的最大壓應力

b截面的最大拉應力

c截面的最大拉應力

梁的強度足夠。

(4)討論:當梁的截面倒置時,樑內的最大拉應力發生在b截面上。

梁的強度不夠。

5-20. 試計算圖示工字形截面樑內的最大正應力和最大剪應力。

解:(1)畫梁的剪力圖和彎矩圖

最大剪力和最大彎矩值是

(2)查表得截面幾何性質

(3)計算應力

最大剪應力

最大正應力

5-22. 起重機下的梁由兩根工字鋼組成,起重機自重q=50kn,起重量p=10kn。許用應力=160mpa,=100mpa。

若暫不考慮梁的自重,試按正應力強度條件選定工字鋼型號,然後再按剪應力強度條件進行校核。

解:(1)分析起重機的受力

由平衡方程求得c和d的約束反力

(2)分析梁的受力

由平衡方程求得a和b的約束反力

(3)確定樑內發生最大彎矩時,起重機的位置及最大彎矩值

c截面:

此時c和d截面的彎矩是

d截面:

此時c和d截面的彎矩是

最大彎矩值是

(4)按最大正應力強度條件設計

查表取25b工字鋼(w=423cm3),並查得

(5)按剪應力強度校核

當起重機行進到最左邊時(x=8m),樑內剪應力最大;

最大剪力值是

剪應力強度計算

剪應力強度足夠。

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