工程力学材料力学第四版(北京科技大学与东北大学)习题答案

工程力学材料力学(北京科技大学与东北大学)第一意轴向拉伸和压缩1-1,lfJ截Illi法求下列各轩指定的liifl'J内)JI2解2(a12(e12fF2kNf3P11题1)[fI22kN(blP(d1P({)Prlp|piE『e-IIzIlF5,PE王3J!咱工斗{王二主3Jjct&1-111cεIp(j-)凰，-，闺川(a):N,:::O.Nt=NJ=P(b):N1=N2=2kN(c):NJ=P.N2=2P.NJ=.p(d):N1=-2P.N2=P(e):N1=-50N.N2=-90Na1-1图1/')QcP(1-)y1-1困(/')(ηNI=O.896P,N2=-O.732P注(和1向拉1111为正，压缩为负〉1-2高炉装料端中的大钟拉中T如阁aØr示，拉忏下端以连接惯与太钟连接，连接处拉朽的横截l雨如l明b所示拉杆上端蜕纹的内径d=175mm。以失1作用于拉杆上的静扭力P=850kN，试讨算大钊1拉杆的最大静应力.FUN电hi\,)rb)题1-2困P850kNS,zr-J?解。o1=4l=35.3MpaP850kNS,27d,σ2=4-,=30.4MPa.σ-..=35.3Mpi:l1-3试计算国a所示钢水包吊朽的最大应力。以如钢水包及其所盛钢水共重90kN.吊忏的尺寸如11到b所示B解P阳一一-123-I。pIc)•1-3回P902F端螺孔截iJií:oL=510.065*0.045=15.4MpaP上端咆酣孔植面。2=522872MPaP上端双蜡!{L甜IIJj03=S3=9.15Mp:l••0nω=15.4Mpa.l(bl题1-3归且ø1-4因1-4:桩杆起lli:机如l国所示，起lli:忏AB为钢管，J[外径。=2ûrnm，内径d=18mrn;制绳CB的棋极而而积为01cnEZe己知l起重证P=2脱lON，试计fI起重机轩;归钢丝绳的应)J.解受力分析得F，气in15=F2*sin45FI*cos15=P+F2*sin45F.:..LOAFSI=477MPaFZOasc=524035MPa1-5罔a所示为一斗式提升机斗与1-.i:间用链条连接!链盔的计fI简罔如同b所示，每个料斗连luj物抖的总豆-IIH二2000N制链卫两层钢版构成j如cfJr示每个链版厚t=4.5阳，宽h=40mm，11=65帆钉于LTl径d=30mm，试求链版的I在大应力-dC.)Cb)(0)题H罔解F=6PSI=h气=40*4.5=180rnm2S2=(H-d)气=(6530)*45=1575mm2FomllX=52=38.1MPa'-6一长为30cm的钢材，其受力恬况如国所示己知什JX面面积A=IOcrn2材料的于l'性愤主tE=2阳Gpa，试求(1)AC.CDDB各段的应力和l变形(2)AB村的IJ、变形解(1)0Ac=-20MPa，σco=û，σm=20MPa，NLσ'ACL6lAc=EA::::EA=-O.Olmmσ'C[L6lcD=EA=0旦旦土6L011=EA=-0.01mm6/..(2):.-'''8=-0.021l11l20kNQ-20kNP~40kl题1.6罔题1-7图卜7一囚也I1叫阶梯杆呈)J如l引用f示，已知材料的伸tI:棋盘E=2ωG凹，试求各段的应)J:ftl应当E解σAc=JL=川MPa.,cσm=ft=127MPcd山S四ε=NL-σACL­二­'cEAEA.~._^~.~4AC1.59.10~，NLσ.L.一千­.c.EAEA'CR6.36叫。'-8为测定轧俐机的轧制)J.!Elli下酣旋与U'Llll制17民4间装置一视l压用的lk:k.U二止是个钢制的囚筒.J{外轮D=50mm，内位d=40mm在压盐的外:&íl目上沿姐户l贴有测韭JlNIJ电阳l含金片若测得轧辑两端两个压头的辄lúJ!也变均为ε=0.9*10.2武斗占轧机WJAA轧制压力压J、材料的神tl棋盘E=2仅JGp，解川-JUN-­AENe=EAN=eEA=2.54叫0'NF螺旋题[-8图题[-9图1-9，用一版状试样ill行拉伸试验，在t时f表flii贴上纵向和横向的电阻丝来测定试样的改变，已知b=30mm，h=4mm每增加3000N的拉))时，测何试样的纵向改变EI=120*10-6,fW:向应变e,=-38*1O--fI.求试样材料的弹性模盐和泊松比。解E=208GPa.v=0.3171-10:i主杆端部与的如1I相迹，其构应如罔，谊作用在连杆的轴向jJP=l28KN，蝉挟处的内径d=3.7cm，螺栓材料的冉川剧力[σ1=60MP.α，试校招螺栓的贸i1!!.解[σL=59.5MPa[σlPP题HO阳题1-11阳1-11用绳索吊运一直P=20kNrll立吻.世绳索的横植面积A=12.6c1II2.许用应力[σ1=IOMPa，试问())当α=45时，绳索强度是否峪用?(2)如l改为α=600，再战核绳聋的强度回解())当α=450，σ=11.2[σl，.应付F(2)当α=600，σ=9.17[σl强股够1-12国示极卷夹钳问时吊两个钢巷，己如!每个钢垂直IOOkN，AB与AC两杆央角为l2007其横~x而为100*15011l11l~的矩形，材料的许用应))σ]=80MPG，试技核内轩的剧宜。解IfO-HIØ'鼻'‘必、5,\题:…且自I:r=0,=200kNS=P=200kNP4ε〉S200*103σ一一一一τ=13.3MPa[σlA1明)*15υ啡10一题1-12陪|题1-)3型1-13某金M矿矿)1探200m，j井架高18m.起捉升至统简罔如同所示!世!Iõ克及其装载的矿石重Q=45KNV钢丝的臼重为p=23.8Nlm钢丝横献丽而积为A=2.5lcm2，抗拉强度σb=l60OMPoe设主全军数，试校脑钢丝的强度。解[σlm=2回MPa213MPa1-14化铁炉上(~J料眼如阁用i示，罐白ElOKN，料20kN。试H算拉机和链邱拉jIii部分所需的直怡。材料的许用应)J[σ]=120MPa解dj:主忏=1.78cm，d制=1.26cml':i!1-H阻姐l-l5图1-15悬自fIi车的尺寸和载f.iItI'f况如剧所示。斜丰rBC由两角钢细戚，载?iiQ=25kN.设材料的许m应jJlJσ=140MPa，试选择角制的型号。(bl解F.c=2JiQ=70.7kNFσ=5F70.7s='--=._..=0.505σ140查隶制45*45叮'D''05D;11χeDIa./c)圃l-l~囤1-16国示芋i;/J压力机，在工件上所加的耻大压力为150kN.已知!立柱刷蝶抖Ifr川材料的屈服自σ~=240Mpa，剧jtA门圭全系数n=L5.(1)试技伯甘立薯;J(ia;择t性的IL径D，(2).r;蜡杆的内位d=40mm，试枝核Jt弛，iI.!t•解(1)σ240[σ]=」=一=1601.5:王[σ]17至lσl1m4MP,D=24.4111111(2)PPσ一一一~=119.SMPal60MPas,,(~J题116国lIlí117I主1-17一汽缸如四所示，其内径0=560mm，汽缸内的液体压强p=250N/cm27活3显杆]d=1∞mrn，所川材料的刷n~点σ.=3ω岛1p'。(1)试二k沼罪朽的正自!力和lT作安全系数(2)若连接汽缸与汽缸盖的蚓桂直径d，=30mm.耐性所用材料的'Ì'f用耐力Iσl二剧MPa，试求所市的螺栓数.解I]F=尸A=250可(Dì'=615440N\2)，王=78.4MPas汀3∞n=二-'-=---=3.83σ78.4扣]=~F=[σ]s=由叮14叫S'IS=42390NF6154401I=~=~._..~=14.52=-15F423阴)1-18起重吊钩上端借助眼母主搁，用白眼纹17il分的外径d=63.5mm，内径d，=55mm材制为20俐，许用应力Iδ]=50Mpa.试根据吊钩螺纹部分的强主确定吊钩的阵111起重盐1解P=119kNP3mBPE题1-18固lIlíl-l~罔1-19如入所示结构的ABH为钢轩，其帧故而积-4.:::6cm2•咛用阻力(σ1=140MPa;BC杆为木杆横袖而积A2400cm21许川IE!血!力IσCJ=3.5MPa.试求最大许可放耐P.5ABI�2、BP5A8Plb(C)解5AR:P:S8C=3:4:5S寸P伽S，c中[S，，]=冉[σ]=84kN[S,,]1才~=112kN4同理乓=84kN所以战士拔f，íj84kN1-20起~飞机如l阁所乖，钢丝纯AB的棋截I因而ABt为50011111户，i'fftJ应)J[ð1=40Mpa，试根据制单纯的!N.度求起草机的i'f用起重量p,解P=33.3kN1-.2a→ι主-题1-20图l'!1-21图1-21一小变形的问m梁AB搁于三个相同的弹iEt，在梁r.D扯作用-)Jp，如同所示，5设已知弹i齿刚性系数C(=1)，试求A、B、C处三个弹贺各圭)J多少?解P_7FA=同F.=-'--P,F='-P12'12c31-22如l国所币为巾间切阳的钢版，以螺钉回走于刚性平面上，在C处作用力P=5000N,有关尺寸如国所示。试二k此钢极的北i大应)J。解σMAX=-10MPa200.1ron!200~，...-←一「l口。'--......(b)~------一一段J•v.F.lA.rA.A,(.)面EM。。同因1-23闷响杆如凶所示己如战面面积AI=1cm2,Az=2cm2材料的弹性楼量E=210Gpa，题1-23l四也1'2:2线膨胀系数α=12.5X10--t.IrCo当温度7月30'C时，试求两杆内的耻大应力。解~士一(a!)妞l-23因2::X=0RA=RB=RAt=AlFAl，=α'1ABt1丛Eitk2R/R/二ð.1.=ð.l.e+ð./e,+ð./='+一」正、…~EA2E.叫2RLR/飞R/αlac=--」i+--♀)~.Cι叮EA，EA,E.咆R=旦旦5均由3/，ρ3σ…=立=J3J.3MPa叩mA1第二章剪切2-'螺栓i副主如!国所后，己知1P=2∞kN，ð=2cm，螺栓材料的许时切应力lτ1=8胁4凹，试求螺栓的111径。P题2-1阳'0\=1,,pzP电J'!Z解d4cm2-2销钉式安全离合器如l盟!li示，允件传边的外力偶距m=lOkN•cm，销钉材料的声I切强度极限气=3创)Mpa，制的直径0=30mrn，为保证m30000N•crn时悄钉被削j晰，二拉悄钉的nf:子d.Q。斗d题2..2图解(l.To(b-lL;Mo=0T,-QD=OQ=10000NQ3l4d294d=5.95111111n忡床的挝大冲)J;为4∞kN，冲头材料的it用应)J{0J=440Mpa.监冲剪制版的剪切强度极限气=360Mpa.求iEMnl')J作用下所fÆi'I'剪阴扎的Jil小TI1土D租俐阪的地大厚度/i.P四2-3l'旬制d=34mm,ð=10.411川2-4已如l罔示酬接i桐陋的j平1St.c5=10mm,睛盯的直径为[T1=140Mpa，许1fJ!耳lli应)JlσIn1=320Mpa,P-24kN，试做强度技腹.解r=I05.7MPa[τlσj=141.2MPaL[σiJplpP→d卜4FIO~P,p题H剧I!!2-5图2-5图示为测定剪f)J强度极限的试验装置.1吕已经低以钢试仰的直径0=1cm.剪断试制的外力P=50.2Kn，问材料的DlfJJ强皮极限为多少?解r，=320MP，α2.6减迪机上齿轮与轴通过平键连接。己如饱受外力P=12kN，所周平键的尺寸为b=28mm,h=16mm,1=60mm，键的许用应力lτJ=87Mpa.[σ加]=100Mpao试技核键的强度。解Q=P=12kNA=lb=1680mm2T÷71叫[r)P=12kN1\=KI=7.7*60=462mm2P12000_....•c,σ=.:...=-----=26MPa1σ|A462LJ..J所以r.u满足题2.ß剧2-7国示i主轴嚣，闸问个螺栓连摆，螺栓叶称的安排在直径。=4