材料力学计算题库
59页1、第一章 绪论【例1-1】 钻床如图1-6a所示,在载荷P作用下,试确定截面m-m上的内力。【解】(1)沿m-m 截面假想地将钻床分成两部分。取m-m 截面以上部分进行研究(图1-6b),并以截面的形心O为原点。选取坐标系如图所示。(2)为保持上部的平衡,m-m 截面上必然有通过点O的内力N和绕点O的力偶矩M。 (3)由平衡条件 【例1-2】 图1-9a所示为一矩形截面薄板受均布力p作用,已知边长=400mm,受力后沿x方向均匀伸长=0.05mm。试求板中a点沿x方向的正应变。【解】由于矩形截面薄板沿x方向均匀受力,可认为板内各点沿x方向具有正应力与正应变,且处处相同,所以平均应变即a点沿x方向的正应变。x方向 【例1-3】 图1-9b所示为一嵌于四连杆机构内的薄方板,b=250mm。若在p 力作用下CD杆下移b=0.025,试求薄板中a点的剪应变。【解】由于薄方板变形受四连杆机构的制约,可认为板中各点均产生剪应变,且处处相同。第二章 拉伸、压缩与剪切【例题2.1】 一等直杆所受外力如图2. 1 (a)所示,试求各段截面上的轴力,并作杆的轴力图。解:在AB段范围内任一横截面处将杆截开,取
2、左段为脱离体(如图2. 1 (b)所示),假定轴力为拉力(以后轴力都按拉力假设),由平衡方程,得 结果为正值,故为拉力。同理,可求得BC段内任一横截面上的轴力(如图2. 1 (c)所示)为在求CD段内的轴力时,将杆截开后取右段为脱离体(如图2. 1 (d)所示),因为右段杆上包含的外力较少。由平衡方程,得 结果为负值,说明为压力。同理,可得DE段内任一横截面上的轴力为(a)(b)(c)(d)(e)(f)图2. 1 例题2.1图【例题2.2】 一正方形截面的阶梯形砖柱,其受力情况、各段长度及横截面尺寸如图2.8(a)所示。已知。试求荷载引起的最大工作应力。解:首先作柱的轴力图,如图2.8(b)所示。由于此柱为变截面杆,应分别求出每段柱的横截面上的正应力,从而确定全柱的最大工作应力。、两段柱横截面上的正应力,分别由已求得的轴力和已知的横截面尺寸算得(压应力)(压应力)由上述结果可见,砖柱的最大工作应力在柱的下段,其值为,是压应力。【例题2.3】 一钻杆简图如图2.9(a)所示,上端固定,下端自由,长为,截面面积为,材料容重为。试分析该杆由自重引起的横截面上的应力沿杆长的分布规律。解:应用截
3、面法,在距下端距离为处将杆截开,取下段为脱离体(如图2.8(b)所示),设下段杆的重量为,则有 (a)设横截面上的轴力为,则由平衡条件, (b)将(a)式值代入(b)式,得 (c)即为的线性函数。当时,当时, (a) (b) (a) (b) (c)图2.8 例题2.2图 图2.9 例题2.3图式中为轴力的最大值,即在上端截面轴力最大,轴力图如图2.9(c)所示。那么横截面上的应力为 (d)即应力沿杆长是的线性函数。当时,当时,式中为应力的最大值,它发生在上端截面,其分布类似于轴力图。【例题2.4】 气动吊钩的汽缸如图2.10(a)所示,内径,壁厚,气压,活塞杆直径,试求汽缸横截面及纵向截面上的 应力。解:汽缸内的压缩气体将使汽缸体沿纵横方向胀开,在汽缸的纵、横截面上产生拉应力。(1) 求横截面上的应力。取截面右侧部分为研究对象(如图2.10(c)所示),由平衡条件,当时,得截面上的轴力为截面的面积为那么横截面上的应力为称为薄壁圆筒的轴向应力。图2.10 例题2.4图(2) 求纵截面上的应力。取长为的半圆筒为研究对象(如图2.10(d)所示),由平衡条件,得截面上的内力为截面的面积为当时
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