周建芳材料力学解答第十一章

发布 2019-07-13 01:02:00 阅读 2203

11-1 如图11-11所示,两杆件长度l、截面面积a及单位体积重量γ都相等,仅约束情况不同,一杆放置于光滑平面上;另一杆则一端固定。问二杆离右端x处截面上的轴力是否一样?各为多少?

题11-1**: a) a杆离右端x 处截面上的轴力,可由静力平衡求得。

b) b杆离右端x处截面上的轴力,杆以加速度运动,因此两杆轴力不一样。

11-2 如图11-12所示,一重为w=20kn的载荷悬挂在钢绳上,钢绳由500根直径d=0.5mm的钢丝所组成。鼓轮以角加速度ε=10 1/s2逆时针转动,l=5m,d=500mm,e=220gpa。

试求钢绳的最大正应力及伸长。解: 钢绳最大拉力应发生在与鼓轮相切处,且。

=38.288n

=25150.096n

mpa=256.177mpa题11-2图。

钢绳伸长量

=5.8mm

11-3 如图11-13所示,飞轮的最大线速度v=30m/s,材料的比重为76.9kn/m3; 不计轮辐的影响,试求轮缘内的最大正应力。 解: pa=7.06mpa

题11-3图。

11-4 图11-14所示轴ab以匀角速度ω转动,在轴的纵向对称平面内,有两个重为w的偏心载荷。试求轴内最大弯矩。

解:由静力平衡方程求出。

惯性力。题11-4图。

11-5 如图11-15所示,已知连杆材料的许用应力[σ]80mpa,曲柄oa的转速为n=400r/s,连杆在图示位置时,b点的加速度为零。曲柄长度r=300mm,连杆ab的长度l=1.2m.

材料的比重γ= 78kn/m3。设连杆的横截面为矩形,h/b=1.5。

试确定连杆的截面尺寸。

题11-5图。

11-6 图11-16所示三梁受自由落体冲击,仅支承情况不同,其他条件都相同,问哪一根梁中的动应力最大?是什么原因?弹簧刚度系数为k。

解:当相同时越大越大。

当相同时越小。

a)小大大。

b)大小小。

c)中中中。

题11-6图。

11-7 图11-17所示,为打圆木桩,为避免圆木桩因受冲击而产生破坏,在桩顶安放一层橡胶垫, 其厚度为40mm。设木桩直径d=100mm,长l=6m,木桩下端固定。汽锤重量w=2.

5 kn,木材的许用应力[σ]10 mpa,弹性模量ew=10gpa,橡胶的弹性模量er=8 mpa。试求汽锤的最大下落高度。如撤去橡胶垫,则汽锤的最大下落高度又是多少?

题11-7图。

11-8 图11-18所示重为q的重物以水平速度v撞击在直杆上,若直杆的弯曲刚度ei、抗弯截面模量w、横截面面积a均已知。试求杆内的最大正应力。

解:由公式(11-23)可求动荷系数。

其中静变形。

因此。静应力

题11-8图。

动应力。11-9载荷w=500n,自高度h=1m处落下至圆盘上,圆盘固结于直径d=20mm的圆截面杆的下端。如图11-19所示。

杆长l=2m,已知e=200gpa。试计算杆的伸长及最大拉应力。

解: m=0.0159mm

mpa=1.596mpa

mpa题11-9图。

mm11-10 为减小对杆件的冲击应力,设在上题中的盘上加一弹簧,其刚度系数。

k=8×104n/mm。此时杆中的最大拉应力又是多少?

解: mmmpa

mm11-11 图11-20所示一等截面刚架,一重量为w=300n的物体自高度h处自由下落。已知h=50mm,e=200gpa,刚架质量不计。试求截面a的最大竖向位移和刚架内的最大正应力。

解: m m=1.513mm

mpampa

题11-11图。

11-12 一重量w=1.5kn的物体以突然加载方式作用于悬臂梁的自由端,如图11-21所示。试求载荷作用处的挠度及固定端处梁的最大正应力。已知e=200gpa。

解: mm=2.876mm

pa=23.529mpa

mpa题11-12图。

11-13 发电机重w=2.4kn,安装在悬臂梁的自由端,如图11-22所示。梁由二根№14工字钢组成,发电机有一离心惯性力f=400n,其角速度ω=10rad/s,e=200gpa。

(1)试求能引起共振的梁的长度。(2)设梁长l=2m,阻尼系数δ=2 1/s,不计梁的质量,计算振动时梁内危险点的最大正应力和最小正应力。

题11-13图。

解:共振时梁的固有频率与激振频率相等。

其中,ω=10rad/s

代入上式,解得 l=7.0398m=7.04m

梁长2m时,梁的固有频率

动力放大系数

23.529mpa

mpa mpa

11-14 图11-23所示一钢箱梁。iz=178.8×104mm4,w=44.

8×103mm3。梁跨中安装一电动机,其偏心质量m=0.04kg,其偏心质量至电动机轴心的距离r=1mm;电动机转速n=3000r/min,电动机重q=1.

8kn,梁跨度l=1.5m,δ=0。梁自身质量不计,e=200gpa,试求梁振动时的最大动应力和最小动应力。

题11-14图。

解:离心惯性力 n

静变形 m固有频率

激振频率 rad/s

动力放大系数。

梁最大静力pa=15.067mpa

最大动应力和最小动应力。mpa

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