工程力学材料力学答案-第十一章

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11-6 图示悬臂梁,横截面为矩形,承受载荷F 1与F 2作用,且F 1=2F 2=5 kN ,试计算梁内的

最大弯曲正应力,及该应力所在截面上K 点处的弯曲正应力。

解:(1) 画梁的弯矩图

(2) 最大弯矩(位于固定端):

max 7.5 M kN =

(3) 计算应力: 最大应力:

K 点的应力:

11-7 图示梁,由No22槽钢制成,弯矩M =80 N.m ,并位于纵向对称面(即x-y 平面)内。

试求梁内的最大弯曲拉应力与最大弯曲压应力。

解:(1) 查表得截面的几何性质:

4020.3 79 176 z y mm b mm I cm ===

(2) 最大弯曲拉应力(发生在下边缘点处)

()30max

8

80(7920.3)10 2.67 17610x M b y MPa I σ

-+-⋅-⨯-⨯===⨯

6max max max

22

7.510176 408066

Z

M M MPa bh W σ⨯====⨯6max max 33

7.51030

132 ********

K Z

M y M y MPa bh I σ⋅⋅⨯⨯====⨯

x M

1

z

M M z

(3) 最大弯曲压应力(发生在上边缘点处)

30max

8

8020.3100.92 17610

x M y MPa I σ

---⋅⨯⨯===⨯ 11-8 图示简支梁,由No28工字钢制成,在集度为q 的均布载荷作用下,测得横截面C 底

边的纵向正应变ε=3.0×10-4,试计算梁内的最大弯曲正应力,已知钢的弹性模量E =200 Gpa ,a =1 m 。

解:(1) 求支反力

31 44

A B R qa R qa ==

(2) 画内力图

(3) 由胡克定律求得截面C 下边缘点的拉应力为:

49max 3.010******* C E MPa σε+-=⋅=⨯⨯⨯=

也可以表达为:

2

max

4C C z z

qa M

W W σ+== (4) 梁内的最大弯曲正应力:

2

max

max max 993267.5 8

C z

z qa M MPa W W σσ+

=

===

q

x

x

F S

M

11-14 图示槽形截面悬臂梁,F =10 kN ,M e =70 kNm ,许用拉应力[σ+]=35 MPa ,许用压应力

[σ-]=120 MPa ,试校核梁的强度。

解:(1) 截面形心位置及惯性矩:

112212(150250)125(100200)150

96 (150250)(100200)

C A y A y y mm A A ⋅+⋅⨯⋅+-⨯⋅=

==+⨯+-⨯

332

284

1505025200(15050)(25)2(25200)(150)12121.0210 zC

C C I y y mm ⎡⎤⨯⨯=+⨯⋅-++⨯⋅-⎢⎥

⎣⎦=⨯ (2) 画出梁的弯矩图

(3) 计算应力

A +截面下边缘点处的拉应力及上边缘点处的压应力分别为:

68

(250)

4010(25096)60.4 1.0210C A A zC

M y MPa I σ

++

+⋅-⨯-=

==⨯ 68

40109637.61.0210

C

A A zC

M y MPa I σ-

++

⋅⨯⨯=

==⨯ A -截面下边缘点处的压应力为

68

(250)

3010(25096)45.3 1.0210

C A A zC

M y MPa I σ

--

-⋅-⨯-=

==⨯ 可见梁内最大拉应力超过许用拉应力,梁不安全。 11-15 图示矩形截面钢梁,承受集中载荷F 与集度为q 的均布载荷作用,试确定截面尺寸b 。

已知载荷F =10 kN ,q =5 N/mm ,许用应力[σ] =160 Mpa 。

C

B

x

解:(1) 求约束力:

3.75 11.25 A B R kNm R kNm ==

(2) 画出弯矩图:

(3) 依据强度条件确定截面尺寸

[]66max max

23

3.7510 3.7510160 466

z

M MPa bh b W σσ⨯⨯===≤= 解得:

32.7 b mm ≥

11-17 图示外伸梁,承受载荷F 作用。已知载荷F =20KN ,许用应力[σ]=160 Mpa ,试选择

工字钢型号。

解:(1) 求约束力:

5 25 A B R kNm R kNm ==

(2) 画弯矩图:

(3) 依据强度条件选择工字钢型号

[]6max max

2010160 M MPa W W

σσ⨯==≤=

解得:

3125 W cm ≥

查表,选取No16工字钢

F

x

M

x

M