材料力学弯曲应力答案.doc

4-1(4-1)  试求图示各梁中指定截面上的剪力和弯矩。
解：（a）  

（b）

（c）

（d） 

         =

（e）

（f）

（g）

（h）

=
 返回
4-2(4-2)  试写出下列各梁的剪力方程和弯矩方程，并作剪力图和弯矩图。
解：（a）

  （b） 时

   时

（c）
时

  时

（d）

（e） 时，

  时，

（f）AB段：

BC段：

（g）AB段内：

BC段内：

（h）AB段内：

BC段内：

CD段内：

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4-3(4-3)  试利用荷载集度、剪力和弯矩间的微分关系作下列各梁的剪力图和弯矩图。

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4-4(4-4)  试作下列具有中间铰的梁的剪力图和弯矩图。

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4-5(4-6)  已知简支梁的剪力图如图所示。试作梁的弯矩图和荷载图。已知梁上没有集中力偶作用。

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4-6(4-7)  试根据图示简支梁的弯矩图作出梁的剪力图与荷载图。

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4-7(4-15)  试作图示刚架的剪力图、弯矩图和轴力图。

 返回 4-8(4-18)  圆弧形曲杆受力如图所示。已知曲杆轴线的半径为R，试写出任意横截面C上剪力、弯矩和轴力的表达式（表示成 角的函数），并作曲杆的剪力图、弯矩图和轴力图。

解：（a）

（b）

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4-9(4-19)  图示吊车梁，吊车的每个轮子对梁的作用力都是F，试问：
（1）吊车在什么位置时，梁内的弯矩最大？最大弯矩等于多少？
（2）吊车在什么位置时，梁的支座反力最大？最大支反力和最大剪力各等于多少？
解：梁的弯矩最大值发生在某一集中荷载作用处。
  ，得：

当 时，

当M极大时： ，
则  ，故，
故 为梁内发生最大弯矩的截面
故： =
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4-10(4-21)  长度为250mm、截面尺寸为 的薄钢尺，由于两端外力偶的作用而弯成中心角为 的圆弧。已知弹性模量 。试求钢尺横截面上的最大正应力。
解：由中性层的曲率公式 及横截面上最大弯曲正应力公式
得：
由几何关系得：
于是钢尺横截面上的最大正应力为：

4-11(4-25)  矩形截面的悬臂梁受集中力和集中力偶作用，如图所示。试求截面m-m和固定端截面n-n上A，B，C，D四点处的正应力。

解：对m-m及n-n截面，都给以坐标系如图所示。于是有：

m-m截面及n-n截面的弯矩分别是：

横截面对z轴的惯性矩为：

因此，各点的正应力分别是：

，
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4-12(4-30)  图示一由16号工字钢制成的简支梁承受集中荷载F。在梁的截面C-C处下边缘上，用标距 mm的应变仪量得纵向伸长 mm。已知梁的跨长 m， m，弹性模量 。试求F力的大小。
解：16号工字钢的弯曲截面系数是 。
易知： 。
；
；

由上得到：
=
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4-13(4-31)  由两根28a号槽钢组成的简支梁受三个集中力作用，如图所示。已知该梁材料为Q235钢，其许用弯曲正应力 。试求梁的许可荷载F。
解：由已知结构载荷对称，得图（a）。

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4-14(4-39)  一矩形截面简支梁由圆柱形木料锯成。已知 ， ， 。试确定弯曲截面系数为最大时矩形截面的高宽比 ，以及梁所需木料的最小直径 。
解：由圆木锯成的矩形截面的抗弯截面模量为：

将 对 求导，并令 ，有：

因此当， 时，弯曲截面系数将取得极大值。
此时截面的高为：

所以截面的高宽比为：

当 时，求得： 为：

由题知梁AB的CD段处于纯弯曲状态，其
由弯曲正应力的强度条件，有：

于是，
由此可见，所需木材的最小直径为： mm。
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4-15(4-47)  一悬臂梁长为900mm，在自由端受一集中力F的作用。梁由三块50mm×100mm的木板胶合而成，如图所示，图中z轴为中性轴。胶合缝的许用切应力 。试按胶合缝的切应力强度求许可荷载F，并求在此荷载作用下，梁的最大弯曲正应力。
解：横截面对z轴的惯性矩，为：

接缝处以外部分截面对z轴的静矩为：

对自由端受一集中力的悬臂梁，其任一横截面上剪力 都等于外力 。据切应力计算公式 ，与切应力互等定理，得粘接面的纵向切应力计算式：

并由弯曲切应力的强度条件式： 。
得自由端允许荷载为：

对悬臂梁，其最大弯曲正应力

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4-16(4-48)  一矩形截面木梁，其截面尺寸及荷载如图， 。已知 。试校核梁的正应力和切应力强度。

解：首先求梁的约束力 。

作梁的剪力图，弯矩图如图所示。
由剪力图中相似三角形，有：
则
截面D，截面C的弯矩值分别是：

由上可知：
；
正应力强度校核：
=
切应力强度校核：
=
由此可见，梁的正应力强度与切应力强度都得到满足。
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4-17(4-51)  由工字钢制成的简支梁受力如图所示。已知材料的许用弯曲正应力 ，许用切应力 。试选择工字钢号码。

解：首先求支座反力：

绘梁的剪力图，弯矩图。
由剪力图中三角形相似关系，有式：
解得：

=
=
于是，得： ；
应用弯曲正应力的强度条件：
得：
28a号工字钢的弯曲截面系数为 ，又28a号工字钢的 ，因此梁的最大弯曲切应力为：

由上可知，选用28a号工字钢，能满足梁的弯曲正应力及弯曲切应力的要求。
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4-18(4-52)  图示木梁受一可移动的荷载 作用。已知 ， 。木梁的横截面为矩形，其高度比 。试选择梁的截面尺寸。
解：当荷载F移至跨中时，在跨中截面得梁的最大弯矩值为：

当荷载无限接近A支座（或B支座时）在A端（或B端）截面，得梁的最大剪力值：

由正应力强度条件：

得：
相应：
若用切应力强度条件选择截面尺寸，有：

两者相比较，截面尺寸取为宽139mm，高208mm。
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4-19(4-53)  外伸梁AC承受荷载如图所示， 。材料的许用弯曲正应力 ，许用切应力 。试选择工字钢的号码。
解：首先求支座反力：

绘剪力图，弯矩图。
从剪力图、弯矩图中得
，
用弯曲正应力强度条件：
得：
20a号工字钢的弯曲截面系数 满足正应力强度条件。进而校核它是否满足切应力强度条件，其 。

由此可知，20a号工字钢亦能满足切应力强度条件。