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文档简介
1、习题解答 第六章 杆类构件的内力分析 河南理工大学第六章 杆类构件的内力分析习 题6.1 试求图示结构1-1和2-2截面上的内力,指出和两杆的变形属于哪类基本变形,并说明依据。题6.1图 解:(a)应用截面法:对题的图取截面2-2以下部分为研究对象,受力图如图一所示: 图一 图二由平衡条件得: 解得: =9kncd杆的变形属于拉伸变形。应用截面法,取题所示截面1-1以右及2-2以下部分作为研究对象,其受力图如图二所示,由平衡条件有: (1) (2)将=9kn代入(1)-(2)式,得: =3 knm =3 knab杆属于弯曲变形。(b)应用截面法 ,取1-1以上部分作为研究对象,受力图如图三所示
2、,由平衡条件有: 图三=2kn =2knab杆属于弯曲变形6.2 求图示结构中拉杆的轴力。设由连接的1和2两部分均为刚体。题6.2图解:首先根据刚体系的平衡条件,求出ab杆的内力。刚体1的受力图如图一所示 图一 图二平衡条件为: (1) 刚体2受力图如图二所示,平衡条件为: (2) 解以上两式有ab杆内的轴力为: =5kn6.3 试求图示各杆件1-1、2-2和3-3截面上的轴力,并做轴力图。题6.3图解:(a) 如图所示,解除约束,代之以约束反力,做受力图,如图所示。利用静力平衡条件,确定约束反力的大小和方向,并标示在图中,作杆左端面的外法线n,将受力图中各力标以正负号,轴力图是平行于杆轴线的
3、直线,轴力图线在有轴向力作用处要发生突变,突变量等于该处总用力的数值,对于正的外力,轴力图向上突变,对于负的外力,轴力图向下突变,轴力图如所示,截面1和截面2上的轴力分别为=-2kn =-8kn, (b)解题步骤和(a)相同,杆的受力图和轴力图如()()所示,截面1和截面2上的轴力分别为=4kn =6kn (c)解题步骤和(a)相同,杆的受力图和轴力图如()()所示,截面1,截面2和截面3上的轴力分别为=3f =4f,=4f (d)解题步骤和(a)相同,杆的受力图和轴力图如()()所示,截面1和截面2上的轴力分别为=2kn =2kn6.4 求图示各轴1-1、2-2截面上的扭矩,并做各轴的扭矩图
4、。题6.4图解(a)如图所示,分别沿1-1,2-2截面将杆截开,受力图如所示,用右手螺旋法则,并用平衡条件可分别求得:=16 knm =-20 knm,根据杆各段扭矩值做出扭矩图如所示。 (b)用和(a)相同的办法求,如图所示,用平衡条件可分别求得:=-3knm =2 knm 根据杆各段扭矩值自左向右做出扭矩图如所示6.5 图示等截面圆轴上安装有4个皮带轮,其中轮为主动轮,由此输入功率。轴的转速为。轮、及均为从动轮,其输出功率分别为、。试讨论:1)图示截面1-1、2-2处的扭矩大小,作出该轴的扭矩图;2)试问各轮间的这种位置关系是否合理,若各轮位置可调,应当怎样布置?(提示:应当使得轴内最大扭
5、矩最小)题6.5图解:(1)各轮的外力偶矩分别为: 根据右手螺旋法则,并以左端面的外法线n的正向为标准,凡是与n的正向一致的标以正号, 反之标以负号,以图(a)所示,自左向右画扭矩图,如图(b)所示(2)不合理,由上面扭矩图可看出,在cd段时,杆件的扭矩达到最大值,在这种扭矩作用下,构件很容易被破坏,若用强度较大的杆件,则ab与bc的扭力又远小于cd段的扭力,故工程上一般将c轮与d 轮互换,得轴内最大扭矩最小,也就是说,一般主动轮处于各轮的中间位置,以降低其扭矩。6.6 试求图示各梁中指定控制面上的剪力、弯矩值。题6.6图解:(a)如图所示解法一 截面法 欲求1-1截面的内力,可沿1-1截面将
6、梁截开,取右部分为研究对象,受力图如所示,截面上的内力按剪力和弯矩正负符号的规定设为正的,利用平衡条件有: 求2-2截面的内力时,可沿2-2截面将梁展开,求右部分为研究对象,受力图如所示,由于杆上无任何受力情况,因此截面2-2的受力情况为: 解法二:外力简化法梁任意截面上的剪力和弯矩都是梁的内力,根据平衡条件,它们应分别与该截面以左(或以右)梁上所有外力向截面形心简化后的主矢和主矩大小相等,方向相反。因此任意截面上的剪力等于该截面以左(或以右)梁上所有外力的代数和,使截面形心又顺时针转动趋势的外力取正值,反之取负值。梁任意截面上的弯矩等于该截面以左(或以右)梁上所有外力对该截面形心之矩的代数和
7、,使梁弯曲后曲率为正之矩取正值,反之取负值。所以截面1-1的内力 截面2-2的内力 (b)解法同(a)一样,先解除支座约束,代之以约束反力,作受力图,利用静力学平衡条件得 截面1-1的内力 截面2-2的内力 截面3-3的内力 (c) 解题思路如(a)一样解除支座约束,代之以约束反力,利用静力学平衡条件得 截面1-1的内力 截面2-2的内力 (d)解题思路如(a)一样解除支座约束,代之以约束反力,利用静力学平衡条件得 截面1-1的内力 截面2-2的内力 截面3-3的内力 (e)解题思路如(a)一样解除支座约束,代之以约束反力,利用静力学平衡条件得 截面1-1的内力 截面2-2的内力 (f)解题思
8、路如(a)一样解除支座约束,代之以约束反力,利用静力学平衡条件得 截面1-1的内力 截面2-2的内力 6.7 试写出图示各梁的剪力方程和弯矩方程,并作出剪力图和弯矩图。题6.7图解:(a)列剪力方程和弯矩方程。应用前一题提供的列剪力和弯矩方程的方法。 ab段: (0xa) (0xa)bc段: (ax2a) (ax2a)作剪力图于弯矩图如图所示 (b)列剪力和弯矩方程 ab段: (0xa) (0xa)bc段: (ax2a) (ax2a)作剪力图于弯矩图如图所示(c)列剪力和弯矩方程 ab段: (0xa) (0xa) bc段: (ax2a) (ax2a)作剪力图于弯矩图如图所示 (d) 列剪力和弯
9、矩方程 ab段: (0xa) (0xa)bc段: (ax2a) (ax2a)作剪力图于弯矩图如图所示(e) 列剪力和弯矩方程 ab段: (0xa) (0xa)bc段: (ax2a) (ax2a)作剪力图于弯矩图如图所示 (f) 列剪力和弯矩方程 ab段: (0xa) (0xa) bc段: (ax2a) (ax2a)作剪力图于弯矩图如图所示(g) 列剪力和弯矩方程 ab段: (0xa) (0xa)bc段: (ax2a) (ax2a) cd段: (2ax3a) (2ax3a)作剪力图于弯矩图如图所示 (h) 列剪力和弯矩方程 ab段: (0xa) (0xa)bc段: (ax2a) (ax2a)作剪
10、力图于弯矩图如图所示(i) 列剪力和弯矩方程 ab段: (0x2m) (0x2m) bc段: (2mx3m) (2mx3m) cd段: (3mx4m) (3mx4m) de段: (4mx6m) (4mx6m)作剪力图于弯矩图如图所示 (j)列剪力和弯矩方程 ab段: (0xa) (0xa)bc段: (ax2a) (ax2a)cd段: (2ax3a) (2ax3a)作剪力图于弯矩图如图所示6.8 设梁的剪力图如图所示,试作弯矩图及载荷图。(已知梁上无集中力偶作用)题6.8图解:(a)如图所示,根据集度载荷,剪力,弯矩间的关系,从左向右观察剪力图,因为前两段的剪力图为水平线,所以该两段内的q=0,即无分布载荷,第三段的剪力图为斜直线,斜率为负,所以该段上作用有指向朝下的均
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