2-1求圖中所示各桿指定截面上的軸力,並繪製軸力圖。
解:ab)
cd)題2-1圖
2-2 求下圖所示各個軸指定截面上的扭矩,並繪製扭矩圖
解:ab)
題2-2圖
題2-3圖
2-4 求圖中所示各梁指定截面上的剪力和彎矩,設q和f均為已知.
ab)cd)
題2-4圖
2-7繪製下圖所示各梁的剪力圖和彎矩圖,求出|fq|max和|m|max,並且用微分關係對圖形進行校核.
ab)cd)題2-7圖
3-2圖中為變截面杆,如果橫截面面積a1=200mm2,a2=300mm2,a3=400mm2,求杆內各橫截面上的應力。
解a):
題3-2a)圖
3-9圖中所示乙個矩形截面的懸臂梁,受到集中力和集中力偶的作用,試求1-1截面和固定端截面上a、b、c、d四點的正應力,已知f=15kn,m=20kn·m
解: 1-1截面上
固定端截面上:
題3-9圖
4-4 圖4-16所示一均質杆,長為,橫截面面積為,桿重,材料的彈性模量為,求杆端及中間截面在自重作用下的位移。
解,如圖
題4-4圖
4-5 試計算以下各題剛性梁的處位移(圖4-17)。其它桿件為彈性杆,剛度。
(a)4-5(b)
4-10 一鑽探機的功率7.355,轉速,鑽桿外徑,內徑,鑽入土層,如土壤對鑽桿的阻力可看作是均勻分布的力偶(圖4-20),試求此杆兩端面的相對扭轉角。鑽桿。
解:5-1構件受力如圖5-26所示。試:(1)確定危險點的位置;(2)用單元體表示危險點的應力狀態(即用縱橫截面擷取危險點的單元體,並畫出應力)。
題5-1圖
解:a) 1) 危險點的位置:每點受力情況相同,均為危險點;
2)用單元體表示的危險點的應力狀態見下圖。
b) 1) 危險點的位置:外力扭矩3t與2t作用面之間的軸段上表面各點;
2)應力狀態見下圖。
c) 1) 危險點: a點,即桿件最左端截面上最上面或最下面的點;
2)應力狀態見下圖。
d) 1)危險點:桿件表面上各點;
2)應力狀態見下圖。
5-2試寫出圖5-27所示單元體主應力σ1、σ2和σ3的值,並指出屬於哪一種應力狀態(應力單位為mpa)。
題5-2圖
解: a) =50 mpa, ==0,屬於單向應力狀態
b) =40 mpa, =0, =-30 mpa,屬於二向應力狀態
c) =20 mpa, =10 mpa, =-30 mpa,屬於三向應力狀態
5-3已知一點的應力狀態如圖5-28所示(應力單位為mpa)。試用解析法求指定斜截面上的正應力和切應力。
題5-3圖
解:a) 取水平軸為x軸,則根據正負號規定可知:
=50mpa , =30mpa , =0, α=-30
帶入式(5-3),(5-4)得
=45mpa
= -8.66mpa
b) 取水平軸為x軸,根據正負號規定:
= -40mpa , =0 , =20 mpa , α=120
帶入公式,得:
=7.32mpa
==7.32mpa
c) 取水平軸為x軸,則
= -10mpa , =40mpa , = -30mpa,α=30
代入公式得:
=28.48mpa
==-36.65mpa
5-4已知一點的應力狀態如圖5-29所示(應力狀態為mpa)。試用解析法求:(1)指定斜截面上的應力;(2)主應力及其方位,並在單元體上畫出主應力狀態;(3)最大切應力。
題5-4圖
a) 解:(1)求指定斜截面的上應力
取水平軸為x軸,則 =100mpa , =40mpa , =40mpa,α=45
帶入公式,得:
=30 mpa
== 30mpa
(2) 求主應力及其方向,由公式(5-8)得:
= mpa
按代數值得
mpa, mpa, mpa
由公式(5-7)可求得主應力方向
= , =
最大主應力的方向與x軸正向夾角為逆時針
3)最大切應力
由公式(5-20) mpa
b)解: (1) 求指定斜截面上的應力
取水平軸為x軸, =60mpa , = -20mpa , = -30mpa,α= -30
代入公式得:
=-14.02mpa
== -49.64mpa
(2) 求主應力及其方向,由公式(5-8)得:
mpa按代數值得
mpa, mpa, mpa
由公式(5-7)可求得主應力方向
= , =
最大主應力的方向與x軸正向夾角為逆時針
如圖所示:
3)最大切應力
由公式(5-20) mpa
c)解:
取水平軸為x軸,則
=60mpa , =0 , = -40mpa,α= -150
代入公式得:
=79.64mpa
==5.98mpa
(2) 求主應力及其方向,由公式(5-8)得:
mpa按代數值得
mpa, mpa, mpa
由公式(5-7)可求得主應力方向
= , =
最大主應力的方向與x軸正向夾角為逆時針
如圖所示:
3)最大切應力
由公式(5-20)
5-5已知一點的應力狀態如圖5-30所如圖所示(應力狀態為mpa)。試用**法求:(1)指定斜截面上的應力;(2)主應力及其方位,並在單元體上畫出主應力狀態;(3)最大切應力。
題5-5圖
解:(1)求指定斜截面上的應力
由圖示應力狀態可知=40mpa , =20mpa , =10mpa, =-10mpa
由此可確定-麵內的d、d』兩點,連線d、d』交於c 。以c 為圓心,dd』為直徑可做應力圓,斜截面與x軸正方向夾角為60,在應力圓上,由d逆時針量取120得e點,按比例量的e點座標即為斜截面上的正應力和切應力:
=60mpa, =3.7mpa
(2)求主應力及其方程
應力圓中a、b兩點橫座標對應二向應力狀態的兩個主應力:
==44.14mpa, == 15.86mpa
按照得約定,可得三個主應力為: =44.14mpa, =15.86mpa, =0mpa
由d轉向a 的角度等於2。量得 2=45(順時針)因此,最大主應力與x軸正方向夾角為順時針22.5。
(3)最大切應力等於由畫出的應力圓的半徑=22.07mpa
b)解:首先做應力圓:其中 d(0,-20) d(50,+20)
1)斜截面與y軸正方向夾角45(逆),因此從d逆時針量2=90得e點:
5mpa, ==25mpa
2) ==57mpa, == -7mpa
按照得=57mpa, =0mpa, = -7mpa
主應力方向:最大主應力與y軸夾角為(順)
3) 最大切應力等於由畫出的應力圓的半徑: mpa
(c)解: 由圖示應力狀態可得應力圓上兩點d(-20,20)和 d(30,-20)
連dd交軸於c, 以c為圓心,dd為直徑作圓, 即為應力圓,如圖所示
1) 斜截面與x軸正方向夾角為 60 (順), 因此由d順時針量120得e點
==34.82mpa, ==11.65mpa
2) 主應力及其方位
應力圓與軸的兩個交點a,b的橫座標即為兩個主應力:
==37mpa, == -27mpa
因此=37mpa, =0mpa, = -27mpa
由d到a的夾角為逆時針38.66,因此最大主應力為由y軸正方向沿逆時針量19.33所得截面上的正應力。
3) 最大切應力為由畫出的應力圓半徑mpa
7-10 外徑與內徑之比的兩端固定壓桿(圖7-17),材料為q235鋼,e=200gpa, =100。試求能應用尤拉公式時,壓桿長度與外徑的最小比值,以及這時的臨界壓力。
解: 當能用尤拉公式時,, 即
所以此時,題7-10圖
8-10 如圖8-43所示,已知主動輪輸入功率馬力,從動輪輸出的功率分別為馬力,馬力,馬力。軸的轉速,,試選擇軸的直徑。
題8-10圖
解: 計算各輪的扭矩:
所以ad段的扭矩為最大:
8.21 ab梁的截面形狀及其所承受的載荷如圖8-54所示。已知截面的形心主慣性矩,材料的許用應力為,,,試問此梁的截面應如何放置才合適?
梁的截面經合理放置後,若不變,試求許可載荷值。
解:首先作剪力圖,彎矩圖,由圖可知cb梁段彎矩為5knm
若截面t形放置,則mpa>[σ+]
不合理,因此必須放置
放置時mpa<[σ-]
mpa<[σ+] cb段滿足強度要求
a截面處
令可得f<=30kn
由於a截面處所以 , 壓應力條件一定滿足
圖8-54
剪應力: mpa<[τ]不滿足
mpa=7.26mpa>[τ]
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