./東北農(nóng)業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院建筑力學(xué)網(wǎng)上作業(yè)題答案作業(yè)題一參考答案一、單項(xiàng)選擇題〔將正確答案字母序號填入括號里,每小題1分,共5分1、平面力系向點(diǎn)1簡化時,主矢FR＝0,主矩M1≠0,如將該力系向另一點(diǎn)2簡化,則〔B。A：FR≠0,M2≠0；B：FR＝0,M2≠M(fèi)1；C：FR＝0,M2＝M1；D：FR≠0,M2＝M1。2.大小相等的四個力,作用在同一平面上且力的作用線交于一點(diǎn)C,試比較四個力對平面上點(diǎn)O的力矩,哪個力對O點(diǎn)之矩最大〔B·C·COP1P2P3P4B．力P2C．力P3D．力P43.兩端鉸支的等直壓桿,其橫截面如圖所示。試問壓桿失穩(wěn)時,壓桿將繞橫截面上哪一根軸轉(zhuǎn)動？<B>A.Z軸B.Y軸C.Z1軸D.Y1軸4.如圖所示矩形截面,判斷與形心軸z平行的各軸中,截面對哪根軸的慣性距最小以下結(jié)論哪個正確？〔D截面對Z1軸的慣性矩最小截面對Z2軸的慣性矩最小截面對與Z軸距離最遠(yuǎn)的軸之慣性矩最小截面對Z軸慣性矩最小5.指出以下應(yīng)力分布圖中哪些是正確的〔D圖<a><b>正確圖<b><c>正確圖<c><d>正確圖<b><d>正確二、判斷題〔每小題1分,共5分作用在一個物體上有三個力,當(dāng)這三個力的作用線匯交于一點(diǎn)時,此力系必然平衡。〔×一空間力系,若各力作用線平行某一固定平面,則其獨(dú)立的平衡方程只有3個。〔×壓縮與彎曲的組合變形,在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時,如考慮附加彎矩的影響,結(jié)果是偏于安全的。〔√下圖為幾何不變體系且無多余約束?！病辆匦谓孛媪菏軝M向力作用而彎曲時,其橫截面上最大剪應(yīng)力的大小是平均剪應(yīng)力的3倍。〔×三、填空題〔每空1分；共15分。1.橫截面面積A=10cm2的拉桿,P=40KN,當(dāng)α=60°斜面上的σ=40MPa,σα=10MPa,τα=17.32MPa。4題圖1題圖4題圖1題圖2.桿件的基本變形形式包括軸向拉伸或軸向壓縮,剪切,扭轉(zhuǎn)和彎曲。3.空間固定支座的支座反力包括X,Y,Z,Mx,My,Mz。4.如圖所示的組合圖形的形心坐標(biāo)=23mm,=53mm。四、作圖題〔不用寫出中間過程,本題共15分。1.作下桿的軸力圖?！膊豢紤]自重,2.5分2.作圓軸的扭矩圖?！?.5分338kN6kN222kN2kN16kN.m30kN.m14kN.m1116kN14kN3.作下梁的剪力圖和彎矩圖?！?分4.作下梁的剪力圖和彎矩圖?！?分五、計(jì)算題〔共60分1.試作剛架的力圖〔包括彎矩圖、剪力圖和軸力圖,要求寫出計(jì)算過程?！?0分解：XBXBYBYAYBYAAC段NAC=NCA=-3.6kNQAC=0QCA=-12kNMAC=0MCA=36kN.m<左拉>BE段NBE=NEB=-4.4kNQBE=QEB=4kNMBE=0MEB=24kN.m<右拉>節(jié)點(diǎn)CNCD=-12kNQCD=3.6kNMCD=26kN.m<上拉>節(jié)點(diǎn)ENED=-12kNQED=-4.4kNMED=24kN.m<上拉>CD段NDC=-12kNQDC=3.6kNMDC=15.2kN.m<上拉>D節(jié)點(diǎn)NDE=-12kNQDE=-4.4kNMDC=15.2kN.m<上拉>其軸力圖、剪力圖、彎矩圖如下圖所示：2.由相同材料制成的兩桿組成的簡單桁架,如下圖所示。設(shè)兩桿的橫截面面積分別為A1和A2,材料的彈性模量為E,在節(jié)點(diǎn)B處承受與鉛錘線成角的荷載F,試求當(dāng)節(jié)點(diǎn)B的總位移與荷載F的方向相同時的角度值。〔10分解：1各桿軸力由節(jié)點(diǎn)B的平衡條件,,解得,2各桿變形由力——變形間物理關(guān)系〔胡克定律,得各桿伸長為3節(jié)點(diǎn)B位移與荷載F同方向時的角度由變形幾何條件作節(jié)點(diǎn)B的位移圖。由位移圖的幾何關(guān)系,可得3.直徑=10cm、長度=50cm的等圓截面直桿,在B和C截面處分別承受扭轉(zhuǎn)外力偶矩=8kN.m和=3kN.m,如圖〔a所示。軸材料為鋼,切變模量=82GPa,試求：〔1桿的最大切應(yīng)力。〔2自由端截面C的扭轉(zhuǎn)角?！?若要求BC段的單位長度轉(zhuǎn)角與AB段的相等,則在BC段鉆孔的孔徑d1〔圖〔b?！?0分解：1最大切應(yīng)力作扭矩圖如圖<c>所示。最大切應(yīng)力發(fā)生在AB段各橫截面的周邊處,其值為2截面C的扭轉(zhuǎn)角3BC段孔徑由所以4.一懸臂梁AB的彎曲剛度EI=常數(shù),承受三角形分布荷載作用,如圖所示。試由積分求梁的撓曲線方程,以及自由端的撓度和轉(zhuǎn)角?！?0分解：1撓曲線方程由撓曲線近似微分方程及其積分由邊界條件定積分常數(shù),：,：所以,撓曲線方程為2自由端撓度和轉(zhuǎn)角跨度=2m、由25b號工字鋼制成的簡支梁及其承載情況,如圖所示。鋼材的許用正應(yīng)力=160MPa,許用切應(yīng)力=100MPa。試對該梁作全面的強(qiáng)度校核。〔10分解：1梁的剪力、彎矩圖作梁的剪力、彎矩圖,如上圖所示。2梁的彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度校核最大正應(yīng)力發(fā)生在梁跨中截面E的上、下邊緣處。下邊緣各點(diǎn)處均為單軸拉應(yīng)力狀態(tài),其值為所以,滿足正應(yīng)力強(qiáng)度條件。3梁的切應(yīng)力強(qiáng)度校核最大切應(yīng)力發(fā)生在兩支座側(cè)截面A,B的中性軸上。截面A中性軸上各點(diǎn)處均為平面純剪切應(yīng)力狀態(tài),其值為所以,滿足切應(yīng)力強(qiáng)度條件。梁的主應(yīng)力強(qiáng)度校核危險(xiǎn)點(diǎn)位于截面C或D外側(cè)的翼緣與腹板的交界處。其應(yīng)力分量為其主應(yīng)力為按第四強(qiáng)度理論進(jìn)行計(jì)算所以,主應(yīng)力的強(qiáng)度條件也得到滿足。高寬比=1/2的矩形截面木梁,長度=2m,在自由端截面承受與水平面成30o角的集中荷載F=240N,如圖所示。設(shè)木材的許用正應(yīng)力=10MPa,不考慮切應(yīng)力強(qiáng)度,試選定其截面尺寸?！?0分解：1危險(xiǎn)點(diǎn)及其應(yīng)力危險(xiǎn)截面為固定端截面A,危險(xiǎn)點(diǎn)位于角點(diǎn)1和2處,其最大正應(yīng)力為2截面尺寸危險(xiǎn)點(diǎn)為單軸應(yīng)力狀態(tài),由強(qiáng)度條件而所以解得所以作業(yè)題二參考答案一、單項(xiàng)選擇題〔將正確答案字母序號填入括號里,每小題1分,共5分1.在下列原理、法則、定理中,只適用于剛體的是<C>。A.二力平衡原理B.力的平行四邊形法則C.力的可傳性原理D.作用與反作用定理2.圖示為一軸力桿,其中最大的拉力為<B>。A.12kNB.20kNC.8kND.13kN3.圓形截面梁受橫向力作用而彎曲時,其橫截面上最大剪應(yīng)力的大小是平均剪應(yīng)力的<D>。A.2倍B.1.5倍C.1倍D.4/3倍4.圖示懸臂梁AC,C截面處的撓度值,有四種答案,其中正確的是<C>。A.fc=θB·aB.fc=θA·2aC.fc=fB+θB·aD.fc=fB5.圖示三鉸剛架,受水平力P作用,有以下四種說法,其中錯的是〔C。A.AC為二力平衡桿件B.BC為三力平衡構(gòu)件C.反力RA和RB的方向都指向CD.RA的方向指向C,RB的方向不確定二、判斷題〔每小題1分,共5分力偶的兩個力對其作用平面任一點(diǎn)為矩心的力矩之和均等于力偶矩值,而與矩心位置無關(guān)。〔構(gòu)件對變形的抗力稱為力。〔脆性材料的變形性能比塑性材料的變形性能要好。〔應(yīng)力集中對構(gòu)件的承載力沒有影響。<>5.擋土墻是一種實(shí)體結(jié)構(gòu)。〔三、填空題〔每空1分,共15分。1.A、B兩點(diǎn)的距離a=10cm,P=15KN,欲將P力從B點(diǎn)平移到A點(diǎn),得到的力P′=__15kN__,附加力偶矩mA=___。2.桿件的橫截面A=1000mm2,受力如圖所示。此桿處于平衡狀態(tài)。P=___20kN__、σ1-1=__20MPa___。3.圖示圓軸,受到四個外力偶作用,則其外力偶矩m=2kN.m、T1=-8kN.m、T2=-5kN.m。4.所謂剛體是指在力的作用下不變形的物體。5.在功率一定的情況下,軸的轉(zhuǎn)速越高,則其所承受的外力偶矩越______小___；反之,軸的轉(zhuǎn)速越低,則其所承受的外力偶矩越______大_____。6.應(yīng)力單元體中切應(yīng)力為零_的平面稱為主平面,主平面上的正應(yīng)力稱為_主應(yīng)力_。7.變形固體的基本假設(shè)為連續(xù)性假設(shè)、均勻性假設(shè)和各向同性假設(shè)。四、作圖題〔不用寫出中間過程,本題共15分。1.作下桿的軸力圖。〔不考慮自重,2.5分2.作圓軸的扭矩圖。〔2.5分3320kN30kN2210kN10kN6kN.m10kN.m4kN.m116kN4kN3.作下梁的剪力圖和彎矩圖?！?分4.作下梁的剪力圖和彎矩圖?！?分五、計(jì)算題〔共60分.試作剛架的力圖〔包括彎矩圖、剪力圖和軸力圖,要求寫出計(jì)算過程?！?0分〔計(jì)算過程略2.圖示簡支梁,已知P=20kN,l=1m,b=40mm,h=80mm,E=200GPa,求梁中央下邊緣處的縱向應(yīng)變。<5分>解：彎矩圖如圖所示：梁下邊緣處的彎矩為：M==5kN.m梁下邊緣處的應(yīng)力為：==9.7GPa梁下邊緣處的應(yīng)力為：=0.04853.如圖3a已知懸臂梁〔全梁抗彎剛度均為EI受集中力后端部的撓度為,轉(zhuǎn)角,求圖3b中的C點(diǎn)的撓度的大小。〔本題5分解：AB段剛化=BC段剛化4.鋼制圓軸上作用有四個外力偶,其矩T1=0.6kN.m,T2=1kN.m,T3=0.2kN.m,T4<1>作軸的扭矩圖。<2>若截面直徑50mm,設(shè)材料的MPa,=60MPa,,試校核軸的強(qiáng)度和剛度?！?0分T1T2T3T4解：其強(qiáng)度和剛度均滿足要求。5.橫截面為正方形〔邊長為a的鋼制梁AB,受力如下圖所示。已知a=50mm,L=1m,P=1500N,許用應(yīng)力[σ]=160MPa解：A截面為危險(xiǎn)截面MZ=Pa+P*2l=1500*50*10-3My=Pa=75N.mN=2P=3000ND為危險(xiǎn)點(diǎn)=152.4MPa<=160MPaAB梁滿足強(qiáng)度要求。6.下圖所示結(jié)構(gòu),梁AB和桿CD是同種材料制成,已知許應(yīng)力為[σ],CD桿的橫截面積為A=b3/a。AB梁的截面為矩形h=2b,試求許用載荷[P]?！?0分解：AB梁的受力分析如下圖所示：由平衡方程：,RCD=3P/2XA=0,YA=P/2對CD桿：NCD=RCD=3P/2,故有對AB梁,其彎矩圖如下所示Mmax=Pa所以7.求圖示懸臂梁A點(diǎn)處的主應(yīng)力及其方位角,并用單元體的草圖表示出來?！?0分解：1>求支座反力,M=20kN.m,X=0,Y=P=10kN2>畫Q,M圖〔如左圖所示3求A點(diǎn)應(yīng)力QA=P=10kNMA=13kN.m=19.08MPa故主平面方位角=-2.640。單元體草圖：作業(yè)題三參考答案一、判斷題〔每題1分,共10分。剛體是指在任何外力作用下,其形狀都不會改變的物體?！簿€均布荷載的單位是N/m或kN/m。〔空間固定支座,它只能限制水平和豎直方向的移動,也能限制轉(zhuǎn)動。〔桁架是受彎桿件。〔拱的軸線是曲線,在豎向荷載作用下,不僅產(chǎn)生豎向反力,而且還產(chǎn)生水平反力。〔力偶的兩個力對其作用平面任一點(diǎn)為矩心的力矩之和均等于力偶矩值,而與矩心位置無關(guān)。〔變形固體的基本假設(shè)為連續(xù)性假設(shè),均勻性假設(shè)和各向異性假設(shè)。〔脆性材料的變形性能比塑性材料的變形性能要差。〔試驗(yàn)與理論分析表明,截面尺寸改變得越急劇,應(yīng)力集中的程度就越嚴(yán)重。〔擋土墻不是一種實(shí)體結(jié)構(gòu)。〔二、作圖題〔1~2題每題5分,3~5題10分,不用寫出中間過程,本題共40分。1.作下桿的軸力圖?！膊豢紤]自重,5分2.作圓軸的扭矩圖?！?分3311kN8kN223kN3kN3kN.m6kN.m3kN.m113kN.m3KN.m3.作下梁的剪力圖和彎矩圖。〔10分4.作下梁的剪力圖和彎矩圖。〔10分Pqaaa5.作下剛架的力圖。〔10分PBCaAa三、計(jì)算題〔共40分1.圖示拉桿承受軸向拉力P=30kN,桿的橫截面面積A=300mm2,今在其表面取A單元體,已知=。試計(jì)算單元體各面上應(yīng)力的大小。〔8分AP解：；1>當(dāng)時：；；2>當(dāng)時：；。2.鋼制圓軸上作用有四個外力偶,其矩T1=0.6kN.m,T2=1kN.m,T3=0.2kN.m,T4<1>作軸的扭矩圖。<2>若截面直徑50mm,設(shè)材料的MPa,=60MPa,,試校核軸的強(qiáng)度和剛度。〔12分T1T2T3T4解：其強(qiáng)度