材料力學1 (問題詳解)
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材料力學
請在以下五組題目中任選一組作答,總分為100分。
第一組:
計算題〔每一小題25分,共100分〕
1.梁的受力情況如如下圖,材料的a。
假如截面為圓柱形,試設(shè)計此圓截面直徑。
2. 求圖示單元體的:〔1〕圖示斜截面上的應(yīng)力;
〔2〕主方向和主應(yīng)力,畫出主單元體;
〔3〕主切應(yīng)力作用平面的位置與該平面上的正應(yīng)力,并畫出該單元體。
解:
〔1〕、斜截面上的正應(yīng)力和切應(yīng)力:
〔2〕、主方向與主應(yīng)力:最大主應(yīng)力在第一象限中,對應(yīng)的角度為,如此主應(yīng)力為:
〔3〕、主切應(yīng)力作用面的法線方向:
主切應(yīng)力為:
此兩截面上的正應(yīng)力為:,主單元體如圖3-2所示。
圖3-1
圖3-2
3. 圖中所示傳動軸的轉(zhuǎn)速n=400rpm,主動輪2輸入功率P2=60kW,從動輪1,3,4和5的輸出功率分別為P1=18kW,P3=12kW,P4=22kW,P5=8kW。試繪制該軸的扭矩圖。
4. 用積分法求圖所示梁的撓曲線方程和轉(zhuǎn)角方程,并求最大撓度和轉(zhuǎn)角。各梁EI均為常數(shù)。
第二組:
計算題〔每一小題25分,共100分〕
1. 簡支梁受力如下列圖。采用普通熱軋工字型鋼,且 = 160MPa。試確定工字型鋼型號,并按最大切應(yīng)力準如此對梁的強度作全面校核。〔選工字鋼: W = 692.2 cm3,Iz = 11075.5 cm4〕
解:
1.FRA = FRB = 180kN〔↑〕
kN·m
kN·m
kN
m3
由題設(shè)條件知:
W = 692.2 cm2,Iz = 11075.5 cm4
cm
E截面:
MPa
MPa
2. A+、B-截面:
MPa
MPa
3.C-、D+截面:
MPa
MPa
∴ 選工字鋼安全。
2.繪制如下圖所示各梁的剪力圖和彎矩圖,并求出剪力和彎矩絕對值的最大值。設(shè)F、q、。
3. 梁的受力與橫截面尺寸如如下圖所示。
試求:
1.繪出梁的剪力圖和彎圖;
2.確定梁橫截面上的最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力;
3.確定梁橫截面上的最大切應(yīng)力;
4.畫出橫截面上的切應(yīng)力流。
4. 圖示梁與柱的材料均為Q235鋼,E = 200GPa, = 240MPa,均布載荷q = 24kN/m,豎桿為兩根63×63×5等邊角鋼〔連結(jié)成一整體〕。試確定梁與柱的工作安全因數(shù)。
第三組:
計算題〔每一小題25分,共100分〕
1. 作圖所示的各梁的剪力圖和彎矩圖。
2. 求如下圖示各剛架的彎矩、剪力與軸力圖。
3. 用積分法計算圖示梁的變形時,需分幾段建立方程?并寫出其位移邊界條件。
4.圖示壓桿兩端為球鉸約束,截面如下列圖,為200mm×125mm×18mm的不等邊角鋼。桿長l = 5m,材料為Q235鋼,其彈性模量E = 205GPa。試求壓桿的臨界載荷。
圖
第四組:
計算題〔每一小題25分,共100分〕
1. 圖示結(jié)構(gòu)中AC為剛性梁,BD為斜撐桿,載荷F可沿梁AC水平移動。試問:為使斜桿的重量最小,斜撐桿與梁之間的夾角應(yīng)取何值?
2. 如下列圖,一半圓拱由剛性塊AB和BC與拉桿AC組成,受的均布載荷作用。假如半圓拱半徑,拉桿的許用應(yīng)力,試設(shè)計拉桿的直徑d。
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3. 如下列圖結(jié)構(gòu)中,懸臂梁AC為工字鋼,慣性矩=245, A端鉸支于空心鋼管AB上。鋼管的徑和外徑分別為30mm和40mm,B端也是鉸支。當重為500N的重物從h=5mm處自由落于A端時,試校核桿AB的穩(wěn)定性。規(guī)定穩(wěn)定安全系數(shù)。鋼梁和鋼管的模量為:E=210GPa。
4. 如下列圖,重量的冰塊以的速度沖擊長為,直徑的木樁頂部。木材彈性模量,求木樁的最大正應(yīng)力。
第五組:
計算題〔每一小題25分,共100分〕
1. 試求千斤頂絲杠的工作安全因數(shù)。最大承載,有效直徑。長度,材料為A3鋼,,,,,。
可以認為絲杠的下端固定,上端為自由。
2. 圖示鑄鐵梁。材料許用拉應(yīng)力,許用壓應(yīng)力,求的最大允許值。,
3. 如下列圖,一實心圓桿1在其外外表緊套空心圓管2。設(shè)桿的拉壓剛度分別為和。此組合桿承受軸向拉力F,試求其長度的改變量。〔假設(shè)圓桿和圓管之間不發(fā)生相對滑動〕
4. 設(shè)有一實心鋼桿,在其外外表緊套一銅管。材料的彈性模量和線膨脹系數(shù)分別為,和,,且>。兩者的橫截面面積均為A。如果兩者緊套的程度不會發(fā)生相互滑動,試證明當組合管升溫后,其長度改變?yōu)椤?
要求:
1. 獨立完成,作答時要寫明題型、題號;
2. 作答方式:手寫作答或電腦錄入,使用A4格式白紙;
3. 提交方式:以下兩種方式任選其一,
1) 手寫作答的同學可以將作業(yè)以圖片形式打包壓縮上傳;
2) 提交電子文檔的同學可以將作業(yè)以word文檔格式上傳;
4. 上傳文件命名為“中心-學號--科目.rar〞 或“中心-學號--科目.doc〞;
5. 文件容量大?。翰坏贸^20MB。