材料力學習題選

2021-05-21 15:28:11 字數 2467 閱讀 7988

6-2. 用積分法求圖示各梁的撓曲線方程、自由端的撓度和轉角。設ei=常量。

解:(1)列彎矩方程

(2)撓曲線近似微分方程

(3)直接積分兩次

(4)確定積分常數

邊界條件:

光滑連續條件:

求解得積分常數

梁的撓曲線方程和轉角方程是

(5)自由端的撓度和轉角

令x1=0:

6-4. 求圖示懸臂梁的撓曲線方程,自由端的撓度和轉角。設ei=常量。求解時應注意cb段內無載荷,故cb仍為直線。

解:(1)求約束反力

(2)列ac段的彎矩方程

(3)撓曲線近似微分方程

(4)直接積分兩次

(5)確定積分常數

邊界條件:

得積分常數:

(6)ac段的撓曲線方程和轉角方程

(7)c截面的撓度和轉角

令x=a:

(8)自由端的撓度和轉角

梁的變形:

bc段保持為直線,則

6-6. 用積分法求梁的最大撓度和最大轉角。在圖b的情況下,梁對跨度中點對稱,可以只考慮梁的二分之一。

解:(1)求約束反力

(2)彎矩方程

(3)撓曲線近似微分方程

(4)直接積分兩次

(5)確定積分常數

邊界條件:

光滑連續條件:

求解得積分常數

梁的撓曲線方程和轉角方程是

(6)最大撓度和最大轉角發生在自由端

令x2=l:

6-8. 用疊加法求圖示各梁截面a的撓度和截面b的轉角。ei=常量。圖a和d可利用題6-4中得到的結果。

解:a)

(1)p單獨作用時

(2)mo單獨作用時

(3)p和mo共同作用時

c)(1)求ya

查表得由疊加知

其中有關係

由此得(2)求θb

由微力qdx引起dθb

6-9. 用疊加法求圖示外伸樑外伸端的撓度和轉角,設ei為常量。

解:(1)分解成簡單載荷

(1)分別求出簡單載荷作用時外伸端的變形

轉角撓度

(2)疊加

6-10. 橋式起重機的最大載荷為p=20kn。起重機大樑為32a工字鋼,e=210gpa,l=8.7m。規定[f]=l/500,試校核大樑剛度。

解:(1)當起重機位於梁**時,梁變形最大;計算簡圖為

(2)梁的最大撓度發生在c截面

(3)查表得(32a工字鋼)

(4)剛度計算

梁的剛度足夠。

6-12. 磨床砂輪主軸的示意圖如圖所示,軸外伸部分的長度a=100mm,軸承間距離l=350mm,e=210gpa。py=600n,pz=200n。試求外伸端的總撓度。

解:(1)將載荷向軸線簡化得計算簡圖

進一步簡化(不考慮mx引起的扭轉變形)

分解載荷

其中(2)計算外伸端的撓度

6-14. 直角拐的ab杆與ac軸剛性連線,a為軸承,允許ac軸的端截面在軸承內轉動,但不能移動。已知p=60n,e=210gpa,g=0.4e。試求截面b的垂直位移。

解:(1)分析變形:ab發生彎曲變形,ac發生扭轉變形;

(2)計算a、c相對扭轉角

由此引起b截面的垂直位移(向下)

(3)計算ab變形引起b截面的位移(向下)

(4)計算b截面的總體位移(向下)

6-26. 圖示懸臂梁的ei=30×103n·m2。彈簧的剛度為175×103n·m。

樑端與彈簧間的空隙為1/25mm。當集中力p=450n作用於梁的自由端時,試問彈簧將分擔多大的力?

解:(1)受力分析

屬一次靜不定問題

(2)分析變形

b截面的向下的位移值

彈簧變形

變形幾何關係

(3)彈簧受力

6-27. 圖示懸臂梁ad和be的抗彎剛度同為ei=24×106n·m2,由鋼桿dc相連線。cd杆l=5m,a=3×10-4m2,e=200gpa。

若p=50kn,試求懸臂梁ad在d點的撓度。

解:(1)解除約束c,受力分析

(2)分析c處的位移(向下位移為負)

情況1)中,c處位移由ad的彎曲變形和cd的的拉伸變形引起

情況2)中,c處位移分別由p和r』c作用引起

其中(3)變形諧調關係

(4)求約束力

(5)求梁ad在d點的撓度

方向向下

6-28. 鋼製曲拐的橫截面直徑為20mm,c端與鋼絲相接,鋼絲的a=6.5mm2。

曲拐和鋼絲的彈性模量同為e=200gpa,g=84gpa。若鋼絲的溫度降低50oc,且=12.5×10-6 /oc,試求鋼絲內的拉力。

解:(1)解除約束c,受力分析

(2)分析c處的位移(向下位移為負)

情況1)中,c處位移由ab的彎曲變形、扭轉變形和bc的彎曲變形引起

情況2)中,c處位移分別由溫度改變和r』c作用引起

其中(3)變形諧調關係

(4)求約束力

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