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理论力学期末考试

一.平面桁架问题(1) 求平面桁架结构各杆的内力,将零力杆标在图中。

已知P , l ,l 2。

(卷2-4)(2)已知F 1=20kN ,F 2=10kN 。

①、计算图示平面桁架结构的约束力;②、计算8杆、9杆、10杆的内力(卷4-3)。

(3)求平面桁架结构1、2、3杆的内力,将零力杆标在图中。

已知P =20kN ,水平和竖杆长度均为m l 1 ,斜杆长度l 2。

(卷5-4)(4)三桁架受力如图所示,已知F 1=10 kN ,F 2=F 3=20 kN ,。

试求桁架8,9,10杆的内力。

(卷6-3)(5)计算桁架结构各杆内力(卷7-3)(6)图示结构,已知AB=EC,BC=CD=ED=a=0.2m,P=20kN,作用在AB中点,求支座A和E的约束力以及BD、BC杆的内力。

(卷5-2)二.物系平衡问题(1)图示梁,已知m=20 kN.m,q=10 kN/m , l=1m,求固定端支座A的约束力。

(卷1-2)(2)如图所示三铰刚架,已知P=20kN,m=10kN.m,q=10kN/m不计自重,计算A、B、C 的束力。

(卷2-2)(3)图示梁,已知P=20 kN , q=10kN/m , l=2m ,求固定端支座A的约束力。

(卷3-2)(4)三角刚架几何尺寸如图所示,力偶矩为M ,求支座A和B 的约束力。

(卷3-3)(5)图示简支梁,梁长为4a ,梁重P ,作用在梁的中点C ,在梁的AC 段上受均布载荷q 作用,在梁的BC 段上受力偶M 作用, 力偶矩M =Pa ,试求A 和B 处的支座约束力。

(卷4-1)(6)如图所示刚架结构,已知P =20kN ,q =10kN /m ,不计自重,计算A 、B 、C 的约束力。

(卷4-2)(7)已知m L 10=,m KN M ⋅=50,︒=45θ,求支座A,B 处的约束反力(卷9-2)(8)已知条件如图,求图示悬臂梁A 端的约束反力。

(卷9-3)(9)多跨梁在C 点用铰链连接。

已知均布荷载集度q =10 kN /m ,CD 上作用一力偶,力偶矩为M=40kN ·m ,l =2m 。

试求A 、B 、 D 处约束力。

(卷10-2-1)三.点的合成运动(1)平面曲柄摆杆机构如图所示,曲柄OA 的一端与滑块A 用铰链连接。

当曲柄OA 以匀角速度ω绕固定轴O 转动时,滑块在摇杆O 1B 上滑动,并带动摇杆O 1B 绕固定轴O 1摆动。

设曲柄长OA= r ,两轴间距离OO 1=l 。

求当曲柄OA 在水平位置时摇杆的角速度和角加速度。

(卷1-5)(2)在图示机构中,杆AB 以速度u 向左匀速运动。

求当角45=ϕ时,OC 杆的角速度。

(卷2-5)(3)图示摇杆机构,折杆AB 以等速度υ向右运动。

摇杆长度OC =a ,用点的合成运动知识求当︒=45ϕ(距离l OA =)时C 点的速度、加速度。

(卷3-4)(4)平面曲柄摆杆机构如图所示,曲柄OA 的一端与滑块A 用铰链连接。

当曲柄OA 以匀角速度ω 绕固定轴O 转动时,滑块在摇杆O 1B 上滑动,并带动摇杆O 1B 绕固定轴摆动O 1。

设曲柄长OA= r ,求当曲柄OA 在水平位置、30=ϕ时,摇杆O 1B 的角速度、角加速度;动点的科氏加速度。

(卷4-4)四.刚体平面运动(1)图示四连杆机构,O 1B =l , AB=1.5 l 且C 点是AB 中点,OA 以角速度ω转动,在图示瞬时,求 B 、C 两点的速度和加速度,刚体AB 的角速度AB ω(卷1-6)(2)在图示四连杆机构中,已知:曲柄OA= r =0.5 m ,以匀角速度rad/s 40=ω转动,r AB 2=,r BC 2=;图示瞬时OA 水平,AB 铅直,45=ϕ。

试求(1)该瞬时点B 的速度;(2)连杆AB 的角速度。

(卷2-6)(3)椭圆规尺的A 端以速度v A 向左运动,AB=l ,在图示位置AB 杆与水平线夹角为300。

求B 端的速度以及尺AB 的角速度、角加速度。

(4-5)(4)已知A O 1的角速度为1ω,另外A O 1=r B O =2,图示瞬时A O 1与B O 2平行且位于铅垂位置,求图示瞬时B O 2的角速度2ω。

(7-4)(5)已知:m OA 15.0=,rpm n 300=,m AB 76.0=,m BD BC 53.0==在图示位置时,AB 水平,求在该位置时BDAB杆的角速度BD ABωω和及滑块D 的速度D υ。

(10-4)五.动量、动量矩、动能(1)质量为m 长为l 的均质杆OA ,可绕O 轴转动,以角速度ω逆时针转动,求该瞬时杆的动量、对转轴O 的动量矩、以及动能。

(2-7)(2)质量为m ,长度为L 的均质细长杆,绕转轴O 作定轴转动,转轴到杆的左端点A 距离为3L,如图所示,计算杆的动量;对转轴O 的动量矩;动能;惯性力;惯性力偶。

(7-6)(3)质量为m 长为l 的均质杆,可绕O 轴转动。

图示瞬时其角速度为ω,角加速度为α。

求该均质杆的动量p ,动量矩O L ,动能T . (9-6)六.基本定理求解(动能、动量矩、动静法)(1)质量为m 1和m 2的两重物,分别挂在两条绳子上,绳又分别绕在半径为1r和2r 并装在同一轴的两鼓轮上,已知两鼓轮对于转轴O 的转动惯量为I ,系统在重力作用下发生运动,求鼓轮的角速度。

角加速度(m 1<m 2) (7-5)(2)已知均质圆轮绕轴O 转动,轮的重量为P ,半径为R ,其上作用一主动力偶M ,重物的质量为m ,计算重物上升的加速度a (4-7)lOABωα4/l(3)两重物1M 和2M 的质量分别为1m 和2m ,系在两条质量不计的绳索上,两条绳索分别缠绕在半径为1r 和2r 的塔轮上,如图所示。

塔轮对轴O 的转动惯量为23ρm (3m 为塔轮的质量),系统在重力下运动,试求塔轮的角加速度(9-7)。

(4)质量为m 长为l 的均质杆OA ,可绕O 轴转动,图示为初始水平位置,由静止释放:1、计算杆初始瞬时的角加速度。

并求出该瞬时的惯性力。

2、计算杆初始瞬时O 的支座约束力。

3、计算杆转动到铅垂位置时的角速度ω。

(5-7)答案1-1解:P S P S S BC AC AB 2=-== 其余各杆均为零力杆。

1-2解:画整体受力图kNN a a a N MB B A1002102040=⇒=⨯-⨯-⇒=∑画8、9、10右半边受力图⇒=-⨯⇒=∑02209B N S Y kN S 12.149= ⇒=-⨯⇒=∑008a N a S MB OkNS 108=⇒=++⇒=∑02209108S S SX kN S 2010-= 1-3解:研究整体:()()kN X kN Y kN Y A A B 04040=↑=↑=研究截面右半部分,kN S 2202= kN S 401-= kN S 203=1-4解:研究整体得:kN Y B 5.50= 研究截面右半部分得: kN S kN S kN S 5.605.245.501098-===1-5P Y A 5.0= P Y X E E 5.00==1-6解:研究AB 杆,得0105.0105.0=====BD BC A S kN P S kNP Y研究EC 杆,得kNm Pa M kN P Y X E E E 4105.00=====2-1解:研究BC 杆,由()↓=⇒=∑kN N MC B100研究整体,由m kN M MA A.400=⇒=∑, 由00=⇒=∑A X X ,由()↑=⇒=∑kN Y Y A 300 2-2()()()()←=←=↑=↑=kN X kN X kN Y kN Y A B A B 5.175.1225.675.132-3 N B =20kN ;X A =0kN Y A =40kN ;M A =120kN.m 2-4 R A =R B =M/b2-5解:受力如图所示(3分)=⇒=∑A X X (1分)qa P Y M a P a a q a Y M B B A 214302240+=⇒=-⨯-⨯⨯-⇒=∑(3分)qa P Y P a q Y Y Y A B A 2341020+=⇒=-⨯-+⇒=∑(3分)2-6解:整体受力如图所示(3分)kN Y Y M BBA5.1903205.13440=⇒=⨯-⨯⨯-⇒=∑(3分)kN Y Y Y Y ABA5.00200=⇒=-+⇒=∑(3分) 0340=⨯++⇒=∑BAX X X (1分)整体受力如图所示(3分)kNX X MB B C33.6012025.1930-=⇒=⨯-⨯+⇒=∑(3分)kN X A 67.5-=⇒kNX X C 37.60=⇒=∑(1分)kNY Y C 5.00=⇒=∑(3分)2-7 N B =20kN ;X A =0kN Y A =40kN ;M A =120kN.m2-8 R A =R B =M/b2-93-1解:动点A ,动系O 1B ωr v v a A ==3-2解:动点A ,动系OC ,l u l v u v v e OC e r 2222====ω3-3 v v v v e A 2245cos === v l a v C 22=3-4解: 速度矢量图如图所示, 绝对速度ωr v a = 牵连速度ωr v v a e 5.030sin =⨯= 角速度421ωω==r v e4-1解:利用瞬心法 ωl v A 2= ωω32=AB (顺时针) ωωυl l AB B ==5.14-2解:利用瞬心法,s rad v s m r v A AB A /21/2====ωω s m r v ABB /22=⨯=ω 4-3A B v v 3=A BA v v 2= l v l v A BA 21==ω4-41、lmg ml 21312=εl g 23=ε 0=gx R ()↑=mg l R gy 23 mgl l g ml M g 2123312== 2、0==O Cx X ma mg Y l l g m ma O Cy -=-=223 ()↑=mg Y O 413、1212W T T =- 20312122l mg ml =-ω l g 3=ω 4-55-1解:动量ωmL mv K C 61==;动量矩ωω])6(121[22L m mL I L O O +==ω291mL = 动能22218121ωωmL I T O ==2 2 2 2 2 1 1 11 22 2 2 2 2 2 2 1 , sin , sin l r r l r r l r A O v A O v l r r v v l r re e a e + = + ⋅ + = = ∴ ⋅ = + = = ∴ + = ω ω ω ω ω ϕ ϕ 又5-2动量ωmL mv K C 61==; 动量矩ωω])6(121[22L m mL I L O O +==ω291mL = 动能22218121ωωmL I T O == 虚加惯性力和惯性力偶:0 , mL 612===εωO QO n Q I M R5-36-1虚加惯性力和惯性力偶:εεI I M a m R a m R O QO Q Q ==== , , 222111 列方程:00, 0)(222111221122112211=----=----=∑εI r a m r a m gr m gr m M r R r R gr m gr m F m QO Q Q O 解得:g I r m r m r m r m ++-=2222112211ε6-2动量矩:mRv R g P L O +=ω22外力矩:mgR M M O -=代入动量矩定理得: mgR M a mR R g P -=+)2(解得:g mgR PR mgR M a 222+-=6-36-4 1、lmg ml 21312=εl g 23=ε 0=gx R ()↑=mg l R gy 23 m g l l g ml M g 2123312== 2、0==O Cx X ma mg Y l l g m ma O Cy -=-=223 ()↑=mg Y O 413、1212W T T =- 20312122l mg ml =-ω l g 3=ω。

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