工程力学教程-西南交通大学应用力学与工程系-第二版-习题-答案-详解

1基础力学1作业（静力学）2FNAFNBFABP450第一章P19：1-1（b）1-2（a）FNBA300PBFA31-2（b）FNBFAA450PBFBABCF300FAxFAyFBABCF300FA1-2（d）或41-5PABCEFDFNEFAFDxFDyFBFB/FDxFDyFCxFCyFNEFA/FCx/FCy/ABCBDPFEAC5ABCPFCFBCBABPFB/FAABPFB/FAxFAy1-66第二章P35：P35：2-1已知F1=150N，F2=200N，F3=250N，F4=100N，试分别用几何法和解析法求这四个力的合力。600OxyF4F3F2600450F1F4F3F2F1FR1厘米代表100N量出FR的长度，折算出合力的大小，量出角度的值。几何法7解析法FR600OxyF4F3F2600450F1=-F1cos450+F2cos600+F3+F4cos600=293.93NFxFRx=FRy=Fy=F1sin450+F2sin60-F4sin600=192.67NFR=FRx+FRy22=…=351.45Ntan=FRy/FRx=33.168P35：2-4图示三铰刚架由AB和BC两部分组成，A、C为固定铰支座，B为中间铰。试求支座A、C和铰链B的约束力。设刚架的自重及摩擦均可不计。aaACBFFAFCFCFBBC二力构件FCFAF450FFFFFAC707.02245sin00.707BCFFF450解：【BC】【整体】【BC】9P36：2-8图示梁AB，F=20KN.试求支座A和B的约束力。梁重及摩擦均可不计。2m2mABCF450FBFAFx=0Fy=002252FFAkNFFA81.1510541012025BAFFFkN07.725BF解：【AB】10P47：3-4图示折梁AB，试求支座A和B的约束力。梁重及摩擦均可不计。第三章P47：300FBlABFF/FA0m0cos300AFlFalFalFaFA866.023lFaFFAB866.0解：【AB】11P68：4-1平板上力系如图示，试求其合成结果。第四章P68：MeF1300F4F2F3O1O3O22m1m2m2m1m1m1m5m1234e80506040140.FNFNFNFNMNm已知：，，，，120132.4arctanarctan63.266.9RyRxFF222266.9132.4148.3RRxRyFFFNMO=mO(Fi)=-F1cos300×1+F1sin300×9+F2×3+F3cos450×5+F2sin450×1+Me-F4×1=795.3N.mO为左下角点0795.36.01132.4RyMxmFFRx=Fx=F1cos300–F3cos45o+F4=66.9NFRy=Fy=F1sin300+F2+F3sin45o=132.4NMeF1300F4F2F3O1O3O22m1m2m2m1m1m1m5m13MO1=mO1(Fi)=F1cos300×2+F1sin300×6+F3cos450×2-F3sin450×2+Me+F4×2=598.6N.m11598.64.52132.4ORyMxmFMeF1300F4F2F3O1O3O22m1m2m2m1m1m1m5m14MO2=mO2(Fi)=F1cos300×4+F1sin300×8+F2×2+Me+F4×4=997.1N.m22997.17.53132.4ORyMxmFMeF1300F4F2F3O1O3O22m1m2m2m1m1m1m5m15MO3=mO3(Fi)=F1sin300×8+F2×2+F3cos450×4+Me=729.7N.m33729.75.51132.4ORyMxmFMeF1300F4F2F3O1O3O22m1m2m2m1m1m1m5m16P68：4-3已知F=400N,杆重不计，试求C点处的约束力。FBFCxFCy450F0.6m0.5m0.5mABCDBCDNFFFMCxCxA88001.15.0-0NFFFMCyCyB48006.05.00NFC4.10024808802206.28880480arctan第四象限解：【DBC】F17P69：4-5(b)试求外伸梁支座处的约束力。梁重及摩擦均不计。aaFMeaaABCDqFAyFB02320aqaaFMaFMeBA4232qaFaMFeB00qaFFFFBAyy5224eAyMFqaFa解：【AB】18P69：4-6(a)试求构架A、B处的约束力。构件重及摩擦均不计。600ABFAxFAyFNB2.5m2.5m3m400kN0AM05.2400323521NBNBFFkNFNB2.196kNFFFFAxNBAxx9.1690230104000301.92yAyNBAyFFFFkN解：【AB】19P69：4-7活塞机构如图，F=800N，方向垂直于ED。设活塞D和缸壁间的接触面光滑，各构件重均不计。试求活塞D作用于物块C上的压力。300BCEDF450A300BEDFFNDFCFB解：【EBD】kNNFFFNFFFMCCxBBD94.11943021800229.331209.331206.1214.0234.0220活塞D作用于物块C上的压力与FC等值、反向、共线。20P69：4-8机构如图，设A、C两点在同一铅垂线上，且AC=AB。试问杆保持平衡时角θ等于多少？滑轮半径R与杆长l相比很小。绳重及摩擦均不计。AP2BC2θ1800P1θAB2θ1800P1θFAxFAy0AM0sin22180sin102lPlP2cos2sin222cos12PP122sinPP12arcsin2PP解：【AB】FTB=P221P70：4-10图示双跨静定梁，由梁AC和梁CD通过铰链C连接而成。试求支座A、B、D处的约束力和中间铰C处两梁之间相互作用的力。梁的自重及摩擦均不计。ABCDq=10kN/m2mMe=40kN.m2m2m1m1m解：有主次之分的物体系统【CD】DMe=40kN.mCFAyFBFDFDFCy0CM0120404DFkNFD150yF02015CyF5CyFkN【整体】0AM2158404040BF40BFkN0yF4015400AyF15AyFkN22P71：4-17（a）试用截面法求图示桁架中指定杆件的内力。100kN50kNFAyFBABCDE321FN3FN1FN250kNFBBE1CD32【右半部分】0yF045cos02BNFF253NFkN1m4×1m=4m0DM01cos45120NBFF1125NFkN0EM3110NBFF387.5NFkN解：【整体】0AM410025030BF87.5BFkN23P84：5-1已知θ=300，P=350N，FT=100N，fs=0.35，fd=0.25。试问物块是否平衡？并求出摩擦力的大小和方向。yxP1FTAFfFN0xF0sincosfTFPF88.4fFN0yFcossin0NTFPF353.1NFNNFfFNsf6.123所以物块平衡。由fs=0.35得φ=19.290。24P84：5-5物块A置于水平面上，自重P=150N，物块与水平面间的fs=0.25，试求使物块滑动所需的力F1的最小值及对应的角度。PF1APF1minFAφ004.14arctansfNPF3.36sinmin125P120：6-13求图形的形心位置。2111800010080,50,40mmAmmymmx222250,50,60603600xmmymmAmm40800050360031.880003600iicxAxmmA50iicyAymmAxy100202020o8026P120：6-14求图形阴影面积的形心坐标xc。242110,1204.5210xmmAmm222130,1809081002xmmAmm43081006.544.52108100iicxAxmmAxy基础力学2作业（7-11章）P1537-1（b）试作杆的轴力图，并指出最大拉力和最大压力的值及其所在的横截面（或这类横截面所在的区段）。10kN10kN20kN最大拉力为20kN，在CD段；最大压力为10kN，在BC段。1m1m1m10kN20kN30kN20kNABCD解：P1537-2试求图示直杆横截面1-1、2-2和3-3上的轴力，并作轴力图。如横截面面积A=200mm2，试求各横截面上的应力。10kN10kN20kNaMP10010200102063132610105020010aMP33610105020010aMPaaa20kN10kN20kN113322解：P1547-5铰接正方形杆系如图所示，各拉杆所能安全地承受的最大轴力为[FNt]=125kN,压杆所能安全地承受的最大轴力为[FNc]=150kN,试求此杆系所能安全地承受的最大荷载F的值。FFABCDaaFF22F22FF22F22C点D点AC、BC、AD、BD均为拉杆，故kNFkNF75.176212512522FF22F22A点AB为压杆，故kNF150所以max150FkN解：P1557-8横截面面积A=200mm2的杆受轴向拉力F=10kN作用，试求斜截面m-n上的正应力及切应力。F=10kN300mnaMP5.37235030cos2020300aNMPAFAF50102001010630aMP7.214350260sin2302sin0000300解：P1557-10等直杆如图示，其直径为d=30mm。已知F=20kN,l=0.9m,E=2.1×105MPa，试作轴力图，并求杆端D的水平位移ΔD以及B、C两横截面的相对纵向位移ΔBC。20kN-20kN20kNl/32F2FF113322mmEAlFEAlFEAlFNNND04.003.04101.23.01020211333221132211220100.30.042.1100.034NBCFlmmEAl/3l/3ABCD解：P1567-14直径为d=0.3m,长为l=6m的木桩，其下端固定。如在离桩顶面高1m处有一重量为P=5kN的重锤自由落下，试求桩内最大压应力。已知木材E=10×103MPa，如果重锤骤然放在桩顶上，则桩内最大压应力又为多少？参照P138例题7-10astddMPAPPlhEAK4.1515.0105610515.01010121121123329当h=0时adMPAP14.015.010521123解：Δl1P1567-16试判定图示杆系是静定的，还是超静定的；若是超静定的，试确定其超静定次数，并写出求解杆系内力所需的位移相容条件（不必具体求出内力）。图中的水平杆是刚性的，各杆的自重均不计。解：aaa121.5aaΔl2δ2δ1αβαβ11153sinl2222sin2l212526222532221