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材料力学习题集[有答案] 

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解: 作

(A) (B)

(C) (D)

d2wM(x)对应的弯矩图 ?EIdx2 而截面A:wA = 0,?A?0 AB和CD为直线挠曲线BC段为上凹的曲线(见图a所示)。

6-9 图示简支梁承受一对大小相等、方向相反的力偶,其数值为M0。试分析判断四种挠度曲线中哪一种是正确的。

正确答案是 D 。

习题6-9图

(A) (B) (C) (D)

6-10 图示外伸梁受集中力和集中力偶作用,挠度曲线有四种形状。试分析判断其中哪一种是正确的。 FP BFPlDCA

FPl 习题6-10图

EI xBCD

Md2w ? EIdx2

(a) (b)

w

x

(c) (d)

解:作 AB段

d2wdx2?M(x)

对应的弯矩图。 EIMd2w?0,即2?0,挠曲线为直线。 EIdxMd2w?0,即2?0,挠曲线为下凹的曲线。 BCD段EIdx 正确答案是 C 。

6-11 简支梁承受间断性分布载荷,如图所示。试用奇导函数写出其小挠度微分方程,并确定其中点

q挠度。

q

DBxAC q llll 习题6-11图

— 98 —

ql? 解:采用左手系:?MA?0,FRE? 定初参数?E,∵wA?w|x?4l?0

l5?ql?l22?3ql 4l43qlqqq4 EI?E(4l)?(4l)3?(4l?l)4?(4l?2l)4?(4l?3l)4?0

3!4!4!4! ∴ EI?E?? w(x)?21ql3 1621ql3qlqqq1[?x??x?0?3??x?l?4??x?2l?4??x?3l?4] EI1682424245ql4(↓) 3EI6-12 具有中间铰的梁受力如图所示。试画出挠度曲线的大致形状,并用奇异函数表示其挠度曲线方程。 FPlEI

d2MFPl dx2EI

B

CAw

FP习题6-12图

D (?) FP(w)FPC xB D 2FP

wC?w|x?2l??01B1B 解:(1)作弯矩图(a),确定

d2wdx2 AB上凹,BD图,画出挠曲线形状,由边界,中间铰和连续,以及

下凹可画出图示挠曲线图(b)。

(2)求支座反力:FRA = FP(↓),MA = FPl(顺),FRC = 2FP(↑)

1?FPl2FPl33?FPll?l?? AB段:(w0)B?(↑) ?EI?2!3!3EI???FPl3 由连续条件:(w1)B?(w0)B?(↑)

3EI 由w1|x?l?(w1)C?0,定初参数EI(?1)B。

F1FPl3(?EI?EI(?1)B?l?Pl3)?0 EI3EI3!FPl2 EI(?1)B??

61?FPl2FP3?x?x?(0?x?l)

EI?26???FF1?FPl3FPl2?x?Px3?P?x?l?3? BD段挠曲线方程(原点在点B):w1(x)??EI?663?3?? AB段挠曲线方程(原点在点A):w0(x)?6-13 变截面悬臂梁受力如图所示。试用奇异函数写出其挠度方程,并说明积分常数如何确定(不作

FRA具体运算)。

FP

2EIEIMA

ll w

FRA?F P2FPFP 2EI 习题6-13图 MA?2FPlFPll 解:将阶梯梁化为等直截面梁(图a) l

— 99 —

支反力FRA = FP(↑),MA = 2FPl(逆)

挠度方程,积分常数由固定端的挠度和转角均为零确定。

2FlFFlFl?1?w(x)?0?0?Px2?Px3?P?x?l?2?P?x?l?3??2EI?2!3!2!3!?

FP3FPlFP1?223? ??FPlx?x??x?l???x?l??2EI?626??6-14 试用叠加法求下列各梁中截面A的挠度和截面B的转角。图中q、l、EI等为已知。

(b) (a)

习题6-14图

(?B)2(wA)2ql12qql 22(?)B

qll1Bql28 A(wA)122l

ll2

22

(a-1) (a-2) (a-3)

qlql ()?(?)?lqw3B3ql2(?)A B1(?B)3 ABB(wA)1?(?B)1?lA

qllllll

(wA)2

(b-1) (b-1) (b-3)

1l(ql2)?()3q(l)ql322 解:(1)?B?(?B)1?(?B)2?(?B)1?(?A)2??(逆) ??6EIEI12EI?l4ql2l2qll3?12l2()()?ql()4?q()8222222?7ql(↑) ?? (2)wA?(wA)1?(wA)2?????2EI3EI?2EI384EI?8EI????ql(2l)(ql)?(2l)2ql32 (3)?B?(?B)1?(?B)3??(顺) ???3EI16EI12EIA222

ql2(2l)ql4(ql)(2l)25ql42 (4)wA?(wA)1?(wA)2?(wA)3??(↓) l??l??3EI8EI16EI24EI6-15 结构受力简图如图所示,D、E二处为刚结点。各杆的弯曲刚度均为EI,且F、l、EI等均为已知。试用叠加法求加力点C处的挠度和支承B处的转角,并大致画出AB部分的挠度曲线形状。

C

FFDPDP CBlElAl

BEllA FP(w)FPl (?) (w) (a) (b)

(c)

FP((?θ)D)2 (?)FPa Fl(w)C习题6-15图 2(w)?(?)?l

C1(wC)3B2E3

D2B4C4PC2D2

E(d)

B(?θE)E4)4 (B— 100 —

lEAEll

(e)

(f)

解:(1)?B的转角

FPllFP(2l)FPl22 ?B?(?B)3?(?B)4??(顺) ???16EI6EI6EI (2)C处挠度(垂直位移)

2FPl2EA wC?(wC)1?(?D)2l?(wE)3?(?E)4?l

(?E)4lFPl

()l333Fl(Fl)lF(2l)5Fl ??P?P?l?P?2?l??P(↓) (g)

3EIEI48EI3EI3EI6-16 由两根横截面均为a·a正方形的所组成的简单结构,受力如图所示。已知a = 51mm。FP = 2.20kN,E = 200GPa。试用叠加法求点E的挠度。

wB CAFRB B

D wBE B(w)1E

1000500

习题6-16图 EFPDB

(wE)22.20?1000?4.4kN 解:FRB? 500 (wE)1?2wB?2?4.4?103?(1200)3(51)448?200?10?1233?2.81mm

(wE)2??1000??9.76mm (51)4(51)433?200?10?3?200?10?1212 wE?(wE)1?(wE)2?12.57mm

(2.2?103?1000)?5002.2?103?(1000)3 6-17 结构简图如图所示,其中ABC为刚架,杆BC上承受均布载荷q,B处为刚结点,各杆的弯曲刚度均为EI,BD为拉杆,拉压刚度为EA。q、l、EI、EA等均为已知。用叠加法试求: 1.截面C的铅垂位移;

2.在什么情形下可以忽略拉杆变形对截面C铅垂位移的影响,什么情形下则不能。

?lqlFRD 解:1.?MA?0,FRD? C2(w)??l 2.wC?(wC)1?(wC)2?(wC)3

C1 ??l?(?B)2?l?(wC)3 qllql2??lql4222????l?

EA3EI8EI2

(a)

qlqlql46I ??(7?2) 2(?B)224EIAl(wC)2B 当Al2??I时,可忽略拉杆变形。

(?B)2ql习题6-17图

(wC)3

l

(b)

(c)

6-18 结构受力与支承如图所示,各杆具有相同的EI,B、C、D三处为刚结点。F、l、EI等均为已

— 101 —

l2FAl知。用叠加法试求E处的水平位移(略去轴力影响)。

解:?MA?0,得FRE = 0 ?Fx?0,得FRA = FP

AB杆没横力,所以该杆不弯曲,所以略去其轴力变形并利用对称性。

l???(FPl)3?FPl?5FPl32? uE?2?(→) ?l???EI3EI?3EI???? 6-19 已知长度为l的等截面直梁的挠度方程

q0xw(x)?(3x4?10l2x2?7l4)

360EIl 试求:1.梁的中间截面上的弯矩; 2.最大弯矩(绝对值); 3.分布载荷的变化规律; 4.梁的支承状况。

qx 解:w(x)??0(3x4?10l2x2?7l4)

360EIlFRlFRl q0 qoq0x3q0lx (1)M(x)?EI2?? ?6l6dxllq0()3q0l()q0l2l22 M()?? ??26l616q0x2q0ldM (2)FQ(x)? ???dx2l6d2wq0x2q0l3 令FQ = 0,???0,x?l

2l63 Mmaxl习题6-19解图

FRr FRr q03q0l2333q0l3?M(l)??(l)?(l)?

36l36327q0x(↓)

dxlql3ql?l (4)M|x?0?0,M|x?l??0?0?0 两支座无集中力偶

6l6 F?F|?0?q0l?q0l(↑)

RlQx?0662 F?F|??q0l?q0l??q0l(↑)

RrQx?l2l63 最后得载荷,支座如图(a)。

6-20 已知长度为l的等截面直梁的挠度方程为

qxw(x)?0(2x3?3lx2?l3)

48EI 试求:1.梁内绝对值最大的弯矩和剪力值; 2.端点x = 0和x = l处的支承状况。

q1d2w3x23 解:(1)M(x)??EI2??EI[0(x2?xl)]??q0(?xl)

EI2828dxdM3??q0(x?l) FQ(x)?dx8 (3)q(x)?dFQ??qol习题6-20解图

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解:作(A)(B)(C)(D)d2wM(x)对应的弯矩图?EIdx2而截面A:wA=0,?A?0AB和CD为直线挠曲线BC段为上凹的曲线(见图a所示)
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