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《工程力学(工程静力学与材料力学)(第3版)》习题解答:第6章 杆件的内力分析
矩为零,试:
1.在 Ox 坐标中写出弯矩的表达式;
2.画出梁的弯矩图;
3.确定梁上的载荷;
4.分析梁的支承状况。
0.5
A B
0.5
C
E
D
习题 6-18 图
M (ql2)
AB
3.5 (a)
q
C 2ql
(b)
E D
— 62 —
知识点:载荷、剪力、弯矩之间的微分关系的应用
难度:很难
解答:
由 FQ 图知,全梁有向下均布 q;B、D 处有相等的向上集中力 4ql;C 处有向下的集中力 2ql;结 合 M,知 A、E 为自由端,由 FQ 线性分布知,M 为二次抛物线,B、C、D 处 FQ 变号,M 在 B、 C、D 处取极值。
习题 6-8 图
— 54 —
FQ
ql
ql
FQ
0.5
D
EC
B
A
B
C
0.5
0.5
A
B
C
0.5
M (ql2)
1
知识点:梁的剪力图与弯矩图 难度:一般 解答:
Fy 0 ,FRC = 0
3
l
MC 0 , ql 2 l ql 2 M C 0
M C ql 2
MB
0
,
MB
1 2
ql 2
Fy 0 , FQB ql
习题 6-10 图
1
C 2
D
B
M (FPl)
A
知识点:刚架的弯矩图 难度:一般 解答:
M A 0 , FRB 2l FP l FP l 0
FRB FP (↑)
— 56 —
Fy 0 , FAy FP (↓) Fx 0 , FAx FP (←) 弯距图如图示,其中 | M |max 2FPl ,位于刚节点 C 截面。
Fx 0 , px FNx 0
习题 6-14 和 6-15 图
FNx px dFNx p
∴ dx
M px h 0
MC 0 ,
2
M 1 phx 2
dM 1 ph dx 2
方法 2. Fx 0 , FNx dFNx pdx FNx 0
p M
C
FNx
x
(a)
FNx
p
(↑)
弯距图如图示,其中 |
M
|max
ql
2
。
6-13 试作图示刚架的弯矩图,并确定 | M |max 。
习题 6-13 图
1
1
2
1 2
A
B1
Fx 0 , FAx ql
MA 0
ql
l 2
ql 2
FRB
l
0
— 58 —
FRB
3 2
ql
Fy
0 , FAy
3 2
ql 2
(↑)
弯距图如图示,其中 | M |max ql 2 。
dFQ
(C) dx
q(x) dM
, dx
FQ ;
习题 6-1 图
(D)
dFQ dx
q(x)
,
dM dx
FQ 。
知识点:载荷、剪力、弯矩之间的微分关系及其与坐标的关系
难度:一般
解答:
正确答案是 B 。
6-2 对于图示承受均布载荷 q 的简支梁,其弯矩图凸凹性与哪些因素相关?试判断下列四 种答案中哪几种是正确的。 知识点:弯矩图的凸凹形状与载荷和坐标系的关系 难度:一般 解答:
MA
0 , FRB
1 2
ql
(↑)
Fy
0,
FRA
1 2
ql
(↓)
Fy
0,
1 ql 2
ql
FQB
0
FQB
1 2
ql
MD
0,
1 2
ql l 2
q
l l 24
MD
0
MD
1 8
ql 2
ME
1 8
ql 2
|
FQ
|max
1 2
ql
|
M
| max
1 8
ql
2
6-10 试作图示刚架的弯矩图,并确定 | M |max 。
| FQ |max ql
| M |max ql 2
6-9 应用平衡微分方程,试画出图示梁的剪力图和弯矩图,并确定 | FQ |max 。
习题 6-9 图
ql
ql
FQ
0.5
D
EC
B
B
C
0.5
0.5
0.125
A
DB
M (ql2)
EC
0.125
知识点:梁的剪力图与弯矩图
— 55 —
难度:一般 解答:
1.画出轴的受力简图; 2.画出轴的全部内力图。
FQ
习题 6-19 图
6-19 图示传动轴传递功率 P = 7.5kW,轴的转速 n = 200r/min。齿轮 A 上的啮合力 FR 与水 平切线夹角 20°,皮带轮 B 上作用皮带拉力 FS1 和 FS2,二者均沿着水平方向,且 FS1 = 2FS2。 试:(分轮 B 重 FQ = 0 和 FQ = 1800N 两种情况)
FRC = 1 kN(↑)
FRB = 0.3 kN(↑)
q 0.3 (0.5) 0.2
4
kN/m(↓)
由 MA = MB = 0,可知 A、B 简支,由此得梁上载荷及梁的支承如图(a)或(b)所示。
q 0.2kN/m
A C
B
1kN
(a)
0.2kN/m
A
C
B
0.3kN
(b)
6-18 静定梁承受平面载荷,但无集中力偶作用,其剪力图如图所示。若已知截面 E 上的弯
ql
2
。
6-12 试作图示刚架的弯矩图,并确定 | M |max 。
— 57 —
习题 6-12 图
1 12 2
1
M (ql2)
A
B
知识点:刚架的弯矩图 难度:一般 解答:
Fx 0 , FAx ql (←)
MA 0
ql
2
ql
l 2
FRB
l
0
FRB
1 2
ql
(↓)
Fy
0 , FAy
1 2
ql
知识点:刚架的弯矩图 难度:一般 解答:
6-14 梁的上表面承受均匀分布的切向力作用,其集度为 p 。梁的尺寸如图所示。若已知 p 、
h、l,试导出轴力 FNx、弯矩 M 与均匀分布切向力 p 之间的平衡微分方程。
知识点:力的简化,载荷、剪力、弯矩之间的微分关系 难度:很难 解答:
1.以自由端为 x 坐标原点,受力图(a)
正确答案是 B、C、D 。
习题 6-2 图
— 50 —
6-3 已知梁的剪力图以及 a、e 截面上的弯矩 Ma 和 Me,如图所示。为确定 b、d 二截面上 的弯矩 Mb、Md,现有下列四种答案,试分析哪一种是正确的。
(A) M b M a Aab (FQ ) , M d M e Aed (FQ ) ;
|M
|max
p 2
hl
(固定端)
FN
O M
lx
pl
lx
1 phl
2
6-16 静定梁承受平面载荷,但无集中力偶作用,其剪力图如图所示。若已知 A 端弯矩 M(A) 0 ,试确定梁上的载荷及梁的弯矩图,并指出梁在何处有约束,且为何种约束。
习题 6-16 图
7.5
4
m
A
3
BC
M kN m 40
3
(c)
MB 0
1 FRA 2l q 3l 2 ql l 0
5
FRA 4 ql (↑)
Fy
0,
FRB
3 4
ql
(↑)
MB
0
,MB
q 2
l2
MD
0,
M
D
25 32
ql 2
|
FQ
| max
5 4
ql
|
M
| max
25 32
ql 2
6-8 应用平衡微分方程,试画出图示梁的剪力图和弯矩图,并确定 | FQ |max 。
D
B
C
1
1
1.5
M (ql2)
A
M (ql2)
D
BC
10.75
D
B
C
1
25
2
32
知识点:梁的剪力图与弯矩图 难度:一般 解答:
Fy 0 , FRA ql (↑)
M A 0 , M A ql 2
MD
0,
ql 2
ql l
ql
l 2
MD
0
MD
3 2
ql 2
| FQ |max ql
|
M
| max
6-11 试作图示刚架的弯矩图,并确定 | M |max 。
习题 6-11 图
1
12
2C
B
M (ql2)
1
A
知识点:刚架的弯矩图 难度:一般 解答:
Fy 0 , FAy ql (↑)
1
M A 0 , FRB 2 ql (→)
Fx
0,
FAx
1 2
ql
(←)
弯距图如图示,其中 |
M
|max
6-17 已知静定梁的剪力图和弯矩图,如图所示,试确定梁上的载荷及梁的支承。
习题 6-17 图
知识点:载荷、剪力、弯矩之间的微分关系的应用 难度:很难