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材料力学习题册答案-第13章 能量法

如果考虑轴向拉压,解法同第2题,略。
5.如下图刚架受一对平衡力F作用,各段的EI相同且等于常量,试用图乘法求两端A、B间的相对转角。
解:应用图乘法,在A、B点加一对单位力偶。它们的内力图如下图。
6.图示刚架,各段的抗弯刚度均为EI。试计算B截面的水平位移和C截面的转角。
解:应用图乘法,在B截面加一水平单位力,在C截面加一单位力偶,它们的内力图如下图。
第十三章能量法
一、选择题
1.一圆轴在图1所示两种受扭情况下,其〔A〕。
A应变能相同,自由端扭转角不同;
B应变能不同,自由端扭转角相同;
C应变能和自由端扭转角均相同;
D应变能和自由端扭转角均不同。
〔图1〕
2.图2所示悬臂梁,当单独作用力F时,截面B的转角为θ,假设先加力偶M,后加F,那么在加F的过程中,力偶M〔C〕。
A不做功;B做正功;
C做负功,其值为 ;D做负功,其值为 。
3.图2所示悬臂梁,加载次序有下述三种方式:第一种为F、M同时按比例施加;第二种为先加F,后加M;第三种为先加M,后加F。在线弹性范围内,它们的变形能应为〔D〕。
A第一种大;B第二种大;
C第三种大;D一样大。
4.图3所示等截面直杆,受一对大小相等,方向相反的力F作用。假设杆的拉压刚度为EA,材料的泊松比为μ,那么由功的互等定理可知,该杆的轴向变形为 ,l为杆件长度。〔提示:在杆的轴向施加另一组拉力F。〕
A 0;B ;
C ;D无法确定。
〔图2〕〔图3〕
二、计算题
1.图示静定桁架,各杆的拉压刚度均为EA相等。试求节点C的水平位移。
解:解法1-功能原理,因为要求的水平位移与P力方向一致,所以可以用这种方法。
由静力学知识可简单地求出各杆的内力,如下表所示。
可得出:
解法2-卡氏定理或莫尔积分,这两种方法一致了。

AB
0
0
0
BC
-1
故A点总的铅直位移为:
3.试求图示悬臂梁B截面的挠度和转角〔梁的EI为常数〕。
解:应用图乘法,在B点分别加单位力和单位力偶。它们的内力图如下图。
4.图示刚架,EI及EA。试用莫尔积分法或图乘法计算B截面的垂直位移wB和转角θB。
解:应用图乘法,如果不计轴向拉压,在B点分别加单位力和单位力偶。它们的内力图如下图。
在C点施加水平单位力,那么各杆的内力如下表所示。

AB
1
BC
1
CD
0
0
0
BD
AD
0
00Biblioteka 那么C点水平位移为:2.图示刚架,各段的拉压刚度均为EA,抗弯刚度均为EI。试求A截面的铅直位移。
解:采用图乘法,如果不计轴向拉压,在A点施加单位力,那么刚架内力图和单位力图如下图。
如果考虑轴力影响,那么各杆的内力如下表所示。
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