6材料力學習題解答彎曲應力

2021-03-03 21:24:11 字數 2421 閱讀 7376

6.1. 矩形截面懸臂梁如圖所示,已知l=4 m, b / h =2/3,q=10 kn/m,=10 mpa,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) 計算抗彎截面係數

(3) 強度計算

6.2. 20a工字鋼梁的支承和受力情況如圖所示,若=160 mpa,試求許可載荷。

解:(1) 畫梁的彎矩圖

由彎矩圖知:

(2) 查表得抗彎截面係數

(3) 強度計算

取許可載荷

6.3. 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

6.5. 把直徑d=1 m的鋼絲繞在直徑為2 m的捲筒上,設e=200 gpa,試計算鋼絲中產生的最大正應力。

解:(1) 由鋼絲的曲率半徑知

(2) 鋼絲中產生的最大正應力

6.8. 壓板的尺寸和載荷如圖所示。材料為45鋼,s=380 mpa,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) 計算抗彎截面係數

(3) 強度計算

許用應力

強度校核

壓板強度足夠。

6.12. 圖示橫截面為⊥形的鑄鐵承受純彎曲,材料的拉伸和壓縮許用應力之比為[t]/[ c]=1/4。求水平翼緣的合理寬度b。

解:(1) 梁截面上的最大拉應力和最大壓應力

(2) 由截面形心位置

6.13. ⊥形截面鑄鐵梁如圖所示。

若鑄鐵的許用拉應力為[t]=40 mpa,許用壓應力為[c]=160 mpa,截面對形心zc的慣性矩izc=10180 cm4,h1=96.4 mm,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

6.14. 鑄鐵梁的載荷及截面尺寸如圖所示。

許用拉應力[l]=40 mpa,許用壓應力[c]=160 mpa。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。

6.19. 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

6.22. 起重機下的梁由兩根工字鋼組成,起重機自重q=50 kn,起重量p=10 kn。

許用應力=160 mpa,=100 mpa。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=423 cm3),並查得

(5) 按剪應力強度校核

當起重機行進到最左邊時(x=8 m),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。

6.23. 由三根木條膠合而成的懸臂梁截面尺寸如圖所示,跨度l=1 m。

若膠合面上的許用切應力為0.34 mpa,木材的許用彎曲正應力為=10 mpa,許用切應力為=1 mpa,試求許可載荷p。

解:(1) 截面上的最大剪力和彎矩

(2) 梁彎曲正應力強度條件

(3) 梁彎曲切應力強度條件

(4)膠合面上切應力強度條件

許可載荷:[p]=3.75 kn。

6.27. 在圖中,梁的總長度為l,受均布載荷q作用。若支座可對稱地向中點移動,試問移動距離為若干時,最為合理?

解:(1) 約束反力

(2) 截面上的最大正彎矩和最大負彎矩

(3) 二者數值相等時最為合理

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