材料力学作业习题

发布 2022-09-08 01:48:28 阅读 7263

第二章轴向拉伸与压缩。

1、试求图示各杆1-1和2-2横截面上的轴力,并做轴力图。

2、图示拉杆承受轴向拉力=10kn,杆的横截面面积=100mm2 。如以表示斜截面与横截面的夹角,试求当=10°,30°,45°,60°,90°时各斜截面上的正应力和切应力,并用图表示其方向。

3、一木桩受力如图所示。柱的横截面为边长200mm的正方形,材料可认为符合胡克定律,其弹性模量=10gpa。如不计柱的自重,试求:

1)作轴力图;

2)各段柱横截面上的应力;

3)各段柱的纵向线应变;

4)柱的总变形。

4、(1)试证明受轴向拉伸(压缩)的圆截面杆横截面沿圆周方向的线应变,等于直径方向的线应变。

2)一根直径为=10mm的圆截面杆,在轴向拉力作用下,直径减小0.0025mm。如材料的弹性摸量=210gpa,泊松比=0.3,试求轴向拉力。

3)空心圆截面钢杆,外直径=120mm,内直径=60mm,材料的泊松比=0.3。当其受轴向拉伸时, 已知纵向线应变=0.001,试求其变形后的壁厚。

5、图示和两点之间原有水平方向的一根直径=1mm的钢丝,在钢丝的中点c加一竖直荷载。已知钢丝产生的线应变为=0.0035,其材料的弹性模量=210gpa,钢丝的自重不计。试求:

1) 钢丝横截面上的应力(假设钢丝经过冷拉,在断裂前可认为符合胡克定律);

2) 钢丝在点下降的距离;

3) 荷载的值。

6、简易起重设备的计算简图如图所示。一直斜杆ab应用两根63mm×40mm×4mm不等边角钢组成,钢的许用应力=170mpa。试问在提起重量为=15kn的重物时,斜杆是否满足强度条件?

7、一结构受力如图所示,杆件,均由两根等边角钢组成。已知材料的许用应力=170mpa,试选择杆,的角钢型号。

8、一桁架受力如图所示。各杆都由两个等边角钢组成。已知材料的许用应力=170mpa,试选择杆和的角钢型号。

9、简单桁架及其受力如图所示,水平杆的长度保持不变,斜杆的长度可随夹角的变化而改变。两杆由同一材料制造,且材料的许用拉应力与许用压应力相等。要求两杆内的应力同时达到许用应力,且结构总重量为最小时,试求:

1) 两杆的夹角值;

2) 两杆横截面面积的比值。

第三章扭转。

1、一传动轴作匀速转动,转速=200r/min,轴上转有五个轮子,主动轮输入的功率为60kw,从动轮,,,依次输出18kw,12kw,22kw,和8kw。试作轴的扭矩图。

2、空心钢轴的外径=100mm,内径=50mm。已知间距为=2.7m的两横截面的相对扭转角=1.8°,材料的切变模量=80gpa。试求:

1)轴内的最大切应力;

2)当轴以=80r/min的速度旋转时,轴所传递的功率。

3、实心圆轴的直径=100mm,长=1m,其两端所受外力偶矩=14 kn·m,材料的切变模量=80gpa。试求:

1)最大切应力及两端截面间的相对扭转角;

2)图示截面上, ,三点处切应力的数值及方向;

3)点处的切应变。

4、图示等直圆杆,已知外力偶矩=2.99 kn·m, =7.20 kn·m, =4.

21 kn·m,许用切应力=70mpa,许可单位长度扭转角=1(°)m,切变模量=80gpa。试确定该轴的直径。

5、阶梯形圆杆,段为空心,外径=140mm,内径=100mm;段为实心,直径=100mm。外力偶矩=18 kn·m, =31 kn·m, =14 kn·m。已知:

=80mpa,1.2(°)m, =80gpa。试校核该轴的强度和刚度。

第四章弯曲应力。

1、试求图示各梁中指定截面上的剪力和弯矩。

2、试写出下列各梁的剪力方程和弯矩方程,并作剪力图和弯矩图。

3、试利用荷载集度,剪力和弯矩间的微分关系作下列各梁的剪力图和弯矩图。

4、试作下列具有中间铰的梁的剪力图和弯矩图。

5、矩形截面的悬臂梁受集中力和集中力偶作用,如图所示。试求截面-和固定端截面-上,,,四点处的正应力。

6、正方形截面的梁按图,所示的两种方式放置。试求:

1)若两种情况下横截面上的弯矩相等,比较横截面上的最大正应力;

2)对于=200mm的正方形,若如图c所示切去高度为=10mm的尖角,则弯曲截面系数与未切角时(图b)相比有何变化?

3)为了使弯曲截面系数最大,则图c中截面切去的尖角尺寸应等于多少?这时的比未切去尖角时增加百分之多少?

7、由两根28a号槽钢组成的简支梁受三个集中力作用,如图所示。已知该梁材料为q235钢,其许用弯曲正应力为=170mpa。试求梁的许可荷载。

8、起重机连同配重等重=50kn,行走于两根工字钢所组成的简支梁上,如图所示。起重机的起重量=10kn。梁材料的许用弯曲正应力=170mpa。

试选择工字钢的号码。设全部荷载平均分配在两根梁上。

9、一矩形截面简支梁由圆柱形木料锯成。已知=5kn, =1.5m, =10mpa。试确定弯曲截面系数为最大时矩形截面的高宽比,以及梁所需木料的最小直径。

10、一正方形截面悬臂木梁的尺寸及所受荷载如图所示。木料的许用弯曲应力=10mpa。现需在梁的截面上中性轴处钻一直径为的圆孔,试问在保证梁强度的条件下,圆孔的最大直径(不考虑圆孔处应力集中的影响)可达多大?

11、一悬臂梁长为900mm,在自由端受一集中力的作用。梁由三块50mm×100mm的木板胶合而成,如图所示,图中轴为中性轴。胶合缝的许用切应力=0.

35mpa。试按胶合缝的切应力强度求许可荷载,并求在此荷载作用下,梁的最大弯曲正应力。

12、由工字钢制成的简支梁受力如图所示。已知材料的许用弯曲正应力=170mpa,许用切应力=100mpa。试选择工字钢号码。

第五章梁弯曲时的位移。

1、试用积分法求图示外伸梁的,及,。

2、试按叠加原理并利用附录求图示外伸梁的,及,。

第六章简单超静定问题。

1、试作图示等直杆的轴力图。

2、图示刚性梁受均布荷载作用,梁在端铰支,在点和点由两根钢杆和支承。已知钢杆和的横截面面积=200mm2和=400mm2,钢的许用应力=170mpa,试校核钢杆的强度。

3、 图示为一两端固定的钢圆轴,其直径=60mm,轴在截面处承受一外力偶矩=3.8kn·m。以知钢的切变模量=80gpa。试求截面两侧横截面上的最大切应力和截面的扭转角。

4、荷载作用在梁及的连接处,试求每根梁在连接处所受的力。已知其跨长比和刚度比分别为。

和 =5、梁因强度和刚度不足,用同一材料和同样截面的短梁,加固,如图所示。试求:

1)而梁接触处的压力;

2)加固后梁的最大弯矩和点的挠度减少的百分数。

第七章应力状态及强度理论。

1、试从图示构件中点和点处取出单元体,并表明单元体各面上的应力。

2、 各单元体上的应力如图所示。试利用应力圆的几何关系求:

1)指定截面上的应力;

2)主应力的数值;

3)在单元体上绘出主平面的位置及主应力的方向。

3、单元体如图所示。试利用应力圆的几何关系求:

1)主应力的数值;

2)在单元体上绘出主平面的位置及主应力的方向。

4、=120mm, =80mm的空心圆轴,两端承受一对扭转力偶矩,如图所示。在轴的中部表面点处,测得与其母线成45°方向的线应变为=2.6×10-4。

已知材料的弹性=200gpa, =0.3,试求扭转力偶矩。

5、在受集中力偶矩作用的矩形截面简支梁中,测得中性层上点处沿45°方向的线应变为。已知材料的弹性常数,和梁的横截面及长度尺寸,,,试求集中力偶矩。

6、用q235钢制成的实心圆截面杆,受轴力及扭转力偶矩共同作用,且=。今测得圆杆表面点处沿图示方向的线应变=14.33×10-5。

已知杆直径=10mm,材料的弹性常数=200gpa, =0.3。试求荷载和。

若其许用应力=160mpa,试按第四强度理论校核杆的强度。

第八章组合变形及连接部分的计算。

1、 受集度为的均布荷载作用的矩形截面简支梁,其荷载作用面与梁的纵向对称面间的夹角为=30°,如图所示,已知该梁材料的弹性模量=10gpa;许可挠度=,试校核梁的强度和刚度。

2、试求图示杆内的最大正应力。力与杆的轴线平行。

3、受拉构件形状如图,已知截面尺寸为40mm×5mm,承受轴向拉力=12kn,现拉杆开有切口,如不计应力集中影响,当材料的=100mpa时,试确定切口的最大许可深度,并绘出切口截面的应力变化图。

4、曲拐受力如图所示,其圆杆部分的直径=50mm。试画出表示点处应力状态的单元体,并求其主应力及最大切应力。

5、试校核图示拉杆头部的剪切强度和挤压强度。已知图中=32mm, =20mm和=12mm,杆的许用切应力=100mpa,许用挤压应力=240mpa。

第九章压杆稳定。

1、如果杆分别由下列材料制成:

1)比例极限=220mpa,弹性模量=190gpa的钢;

2) =490mpa; =215gpa,含镍3.5%的镍钢;

3) =20mpa, =11gpa的松木。

试求可用欧拉公式计算临界力的压杆的最小柔度。

2、 图示结构中杆与均由钢制成,,两处均为球铰。已知=20 mm, =100 mm, =180 mm, =200gpa, =235mpa, =400mpa;强度安全因数=2.0,稳定安全因数=3.

0。试确定该结构的许可荷载。

附录ⅰ 截面几何特性。

1、试求图示各截面的阴影面积对轴的静矩。

2、试确定图示截面的形心位置。

3、试求图示截面对其形心轴的惯性矩。

4、试求图示正方形截面的惯性积和惯性矩,,并作出相应的结论。

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