1、2-1 试求出图2-34所示各杆1-1,2-2,及3-3截面上的轴力,并作轴力图。
(a)解: 使用截面法,沿截面1-1将杆分成两段,用FN1表示左段对右段的作用,由平衡方程∑Fx=0,得FN1 = 0
同理,可以计算横截面2-2上的轴力FN2,由平衡方程∑Fx=0,得F N2=F(压)。
同理,可以计算横截面3-3上的轴力FN3,由平衡方程∑Fx=0,得F N3=0
(b)解: 使用截面法,沿截面1-1将杆分成两段,取出右段并画出受力图,用FN1表示左段对右段的作用,由平衡方程∑Fx=0,得F N1 =F(拉)
同理,横截面2-2上的轴力FN2,由截面2-2右段的平衡方程
2、∑Fx=0,得F N2= F(压)
同理,横截面3-3上的轴力F N3,由截面3-3左段的平衡方程∑Fx=0,得F N3=F(拉)
2-2 试求图2-35所示钢杆各段内横截面上的应力和杆的总变形。钢的弹性模量E=200GPa。
解:(1)、内力计算
用截面法分别计算左段和右段的内力并作杆的轴力图(b)
得 F左 =4kN(拉)
F右 =4kN(拉)
左段:
右段:
(2)、各段变形的计算
左、右两段的轴力为F左 、F右 ,横截面面积A左、A右,长度L左,L右均不相同,变力计算应力分别进行。
(3
3、)、总变形计算
计算结果表明,左段伸长5.0955x 10-5m,右段伸长0.637x 10-5m,全杆伸长5.73 x10-5m。
2-3 图2-36所示三角形支架,杆AB及BC都是圆截面的。杆AB直径d1=20mm,杆BC直径d2=40mm,两杆材料均为Q235钢。设重物的重量G=20kN,[σ]=l60MPa。问此支架是否安全。
解 选取B为研究对象
(1)、如图所示,由平衡方程得
∑Fx=0 G-FBCSin30o=0
∑Fy=0 FAB-FBCCos30o=0
解得 FBC=G ,
(2
4、)、正应力为
2-5 三角形支架ABC如图2-38所示,在C点受到载荷F的作用。己知,杆AC由两根10号槽钢所组成,;杆BC是20a号工字钢所组成,。试求最大许可载荷F。
解 选取C为研究对象
1、如图所示,由平衡方程得
∑Fx=0 FAC Cos30 o-FBCCos30 o =0
∑Fy=0 FAC Sin30 o-F+FBCSin30o =0
解得 FAC =FBC=F
2、许用应力为
杆AC的承载极限:
杆BC的承载极限
由
得
2-6 图2-39所示结构中梁AB的变形及重量可忽略
5、不计。杆1为钢制圆杆,直径d1=20mm,E1=200GPa;杆2为铜制圆杆,直径d2=25mm,E2=100GPa。试问:(1)载荷F加在何处,才能使梁AB受力后仍保持水平? (2)若此时F=30kN,求两拉杆内横截面上的正应力。
解 有平衡方程得
由FA引起的变形等于FB引起的变形
即有:
解得。
当F=30KN时,,
正应力
正应力
2-7 目2-40所示销钉连接、已知F=18kN.板厚t1=8mm,t2=5mm.销钉与板的材料相同,许用切应力.许用挤压应力。试设计销钉直径d。
解 许用剪应力
得
挤压应力
得
挤压应力
得
综上可知
2-8 如图2-41所示,齿轮与轴用平键连接,已知轴直径d=70mm,传递的力偶矩;键的尺寸,键材料的许用应力,,试校核键的强度。
解 对轴心取矩,由平衡方程得:
力偶
剪切面积为
切应力
校核键的挤压强度,挤压面积
挤压应力