工程力学第3章 扭转

工程力学A 参考习题之扭转解题指导

剪切和扭转 1一直径mm 40=d 的螺栓受拉力kN 100P =F 。已知许用剪切应力MPa 60][=τ，求螺栓头 所需的高度h 。 解题思路： （1）剪切面是直径为d ，高为h 的圆柱面； （2）应用剪切实用计算的强度条件（8-4）求螺栓头所需的高度h 。 答案：mm 3.13≥h 2在测定材料剪切强度的剪切器内装一圆试件。试件的直径mm 15=d ，当压力kN 5.31=F 时，试件被剪断。试求材料的名义剪切强度极限。若取许用剪切应力MPa 80][=τ，试问安全系数等于多大 解题思路： （1）材料的名义剪切强度极限是指试件被剪断时剪切面上的平均切应力； （2）圆试件有2个剪切面； （3）安全系数等于名义剪切强度极限除以许用切应力。 答案：MPa 2.89b =τ，1.1=n

3用两块盖板和铆钉把两块主板对接起来，已知kN 300P =F ，主板厚mm 10=t ，每块盖板 厚度m m 61=t ，材料的许用剪切应力MPa 100][=τ，许用挤压应力MPa 280][bs =σ。若铆钉的直径mm 17=d ，求每边所需的铆钉数。 解题思路： （1）每个铆钉受力相等； （2）每个铆钉都有2个剪切面，由剪切实用计算的强度条件（8-4）求每边所需的铆钉数； （3）分别写出主板和盖板的挤压力和计算挤压面面积，由挤压强度条件（8-6）对主板和盖 板进行挤压强度计算，求每边所需的铆钉数； （4）综合剪切实用计算和挤压强度的结果，确定每边所需的铆钉数。 答案：7=n 4图示的铆接件中，已知铆钉直径mm 19=d ，钢板宽度mm 127=b ，厚度mm 7.12=δ， 铆钉的许用剪切应力MPa 137][=τ，许用挤压应力MPa 314][bs =σ；钢板的拉伸许用应力MPa 98][=σ，许用挤压应力MPa 196][bs =σ。假设四个铆钉所受的剪力相等，试求此联接件的许可载荷。 解题思路： （1）四个铆钉所受的剪力相等； （2）由剪切实用计算的强度条件（8-4）求许可荷载； （3）由挤压强度条件（8-6）求许可荷载； （4）分析上板或下板的轴力变化及各横截面面积的情况，确定拉伸可能危险截面，由拉伸

工 程 力 学 教 案-圆轴扭转

工程力学教案 【理、工科】

§4-1 扭转的概念和实例 工程上的轴是承受扭转变形的典型构件，如图4-1所示的攻丝丝锥，图4-2所示的桥式起重机的传动轴以及齿轮轴等。扭转有如下特点： 1. 受力特点： 在杆件两端垂直于杆轴线的平面内作用一对大小相等，方向相反的外力偶--扭转力偶。其相应内力分量称为扭矩。 2. 变形特点 横截面绕轴线发生相对转动，出现扭转变形。若杆件横截面上只存在扭矩这一个内力分量则这种受力形式称为纯扭转。 §4-2 扭矩扭矩图 1.外力偶矩

如图4-3所示的传动机构，通常外力偶矩不是直接给出的，而是通过轴所传递的功率和转速n计算得到的。 如轴在m作用下匀速转动角，则力偶做功为，由功率定义 角速度(单位：弧度/秒，rad/s)与转速n(单位：转/分，r/min)的关系为。 因此功率N的单位用千瓦（KW）时有关系，即 (4-1a) 式中：-传递功率（千瓦，KW），-转速（r/min） 如果功率单位是马力(PS)，由于1KW =1000 N·m/s =1.36 PS，式（4-1a）成为 (4-1b) 式中：-传递功率（马力，PS） -转速（r/min） 2. 扭矩 求出外力偶矩后，可进而用截面法求扭转内力--扭矩。如图4-4所示圆轴，由，从而可得A-A截面上扭矩T ，

称为截面A-A上的扭矩；扭矩的正负号规定为：按右手螺旋法则，矢量离开截面为正，指向截面为负。或矢量与横截面外法线方向一致为正，反之为负。 【例4-4】传动轴如图4-5a所示，主动轮A输入功率马力，从动轮B、C、D输出功率分别为马力，马力，轴的转速为 。试画出轴的扭矩图。 【解】按外力偶矩公式计算出各轮上的外力偶矩

工程力学--材料力学(北京科大、东北大学版)第4版第八章习题答案复习课程

工程力学--材料力学（北京科大、东北大学版）第 4 版第八章习 题答案

第八章 习题 8-1斜杆AB的截面为100X100mm2的正方形，若P=3kN,试求其最大拉应力和最大压应力 8-2水塔受水平风力的作用，风压的合力P=60kN.作用在离地面高 H=15m的位置，基础入土深h=3m设土的许用压应力［? =0.3MPa,基础的直径d=5m为使基础不受拉应力最大压应力又不超过［6］，求水塔连同基础的总重G允许的范围。

题￡-2图 8-3悬臂吊车如图所示起重量（包括电葫芦）G=30kN衡量BC为工字钢, 许用应力v ]=140MPa,试选择工字钢的型号（可近似按 e =，竖杆的矩形截面尺寸a 注材料是3号钢，込^咧， 规定安全系数=1.5。试校核竖杆的强度。

题8-4图 8-5若在正方形截面短柱的中间处开一个槽，使截面面积减小为原截面面 积的一半，问最大压应力将比不开槽时增大几倍？ 题8-E 8-6图示一矩形截面杆，用应变片测得杆件上、下表面的轴向应变分别为一材料的弹性模量 E = 21^GPa 77 才 少:

(1) 试绘制横截面的正应力分布图。 (2) 求拉力P及其偏心距e的数值。 题8-5图 8-7 一矩形截面短柱，受图示偏心压力P作用，已知许用拉应力 ［皿临⑷注许用压应力［代］曲张求许用压力 题8 7图 8-8加热炉炉门的升降装置如图所示。轴AB的直径d=4cm, CD为仆的矩形截面杆，材料都是Q235钢，3 ?仙化已 知力P=200N。 (1) 试求杆CD的最大正应力； (2) 求轴AB的工作安全系数。

提示：CD杆是压缩与弯曲的组合变形问题。AB轴是弯曲与扭转的组合变形构件，E处是危险截面，M=154.5N*m,T=173.2 N*m。 8-9 一轴上装有两个圆轮如图所示，P、Q两力分别作用于两轮上并处于平衡状态。圆轴直径d=110mm, 01=6OMpa，试按照第 四强度理论确定许用载荷。 題K-S图 8-10铁道路标的圆信号板，装在外径D=60mm的空心圆柱上。若信号板上作用的最大风载的强度p=2kPa,已知门他如， 试按第三强度理论选定空心柱的壁厚占。

工程力学a参考习题之扭转解题指导

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剪切和扭转 1一直径mm 40=d 的螺栓受拉力kN 100P =F 。已知许用剪切应力MPa 60][=τ，求螺栓 头所需的高度h 。 解题思路： （1）剪切面是直径为d ，高为h 的圆柱面； （2）应用剪切实用计算的强度条件（8-4）求螺栓头所需的高度h 。 答案：mm 3.13≥h 2在测定材料剪切强度的剪切器内装一圆试件。试件的直径mm 15=d ，当压力 kN 5.31=F 时，试件被剪断。试求材料的名义剪切强度极限。若取许用剪切应力MPa 80][=τ，试问安全系数等于多大 解题思路： （1）材料的名义剪切强度极限是指试件被剪断时剪切面上的平均切应力； （2）圆试件有2个剪切面； （3）安全系数等于名义剪切强度极限除以许用切应力。 答案：MPa 2.89b =τ，1.1=n 3用两块盖板和铆钉把两块主板对接起来，已知kN 300P =F ，主板厚mm 10=t ，每块盖 板厚度m m 61=t ，材料的许用剪切应力MPa 100][=τ，许用挤压应力 MPa 280][bs =σ。若铆钉的直径mm 17=d ，求每边所需的铆钉数。

解题思路： （1）每个铆钉受力相等； （2）每个铆钉都有2个剪切面，由剪切实用计算的强度条件（8-4）求每边所需的铆钉数； （3）分别写出主板和盖板的挤压力和计算挤压面面积，由挤压强度条件（8-6）对主板和盖板进行挤压强度计算，求每边所需的铆钉数； （4）综合剪切实用计算和挤压强度的结果，确定每边所需的铆钉数。 答案：7=n 4图示的铆接件中，已知铆钉直径mm 19=d ，钢板宽度mm 127=b ，厚度mm 7.12=δ， 铆钉的许用剪切应力MPa 137][=τ，许用挤压应力MPa 314][bs =σ；钢板的拉伸许用应力MPa 98][=σ，许用挤压应力MPa 196][bs =σ。假设四个铆钉所受的剪力相等，试求此联接件的许可载荷。 解题思路： （1）四个铆钉所受的剪力相等； （2）由剪切实用计算的强度条件（8-4）求许可荷载； （3）由挤压强度条件（8-6）求许可荷载； （4）分析上板或下板的轴力变化及各横截面面积的情况，确定拉伸可能危险截面，由拉伸 强度条件（7-14）求许可荷载； （5）综合以上的结果，确定许可荷载。 答案：kN 134][P =F 5实心圆轴的直径mm 100=d ，长m 1=l ，两端受扭转外力偶矩m kN 14e ?=M 作用，设 材料的切变模量GPa 80=G ，试求： （1）最大切应力max τ 及两端截面间的扭转角； （2）图示截面上A ，B ，C 三点处切应力的数值及方向；

工程力学—考试题库及答案

如图所示的三根压杆，横截面面积及材料各不相同，但它们的（）相同。 收藏A.相当长度 B.柔度 C.临界压力 D.长度因数 正确答案： A 第一强度理论是指（） 收藏 A. 最大切应力理论 B. 最大拉应力理论 C. 畸变能密度理论

最大伸长线理论 回答错误!正确答案： B 对于抗拉强度明显低于抗压强度的材料所做成的受弯构件，其合理的截面形式应使：（） 收藏 A. 中性轴与受拉及受压边缘等距离； B. 中性轴平分横截面面积。 C. 中性轴偏于截面受压一侧； D. 中性轴偏于截面受拉一侧； 回答错误!正确答案： D 图示交变应力的循环特征r、平均应力σm、应力幅度σa分别为（）。 收藏 A. -10、20、10； B. C. 30、10、20；

D. 回答错误!正确答案： D 两根受扭圆轴的直径和长度均相同，但材料不同，在扭矩相同的情况下，它们的最大切应力和扭转角之间的关系 （） 收藏 A. B. C. D. 回答错误!正确答案： B 材料和柔度都相等的两根压杆（） 收藏 A. 临界应力和压力都一定相等 B. 临界应力一定相等，临界压力不一定相等 C. 临界应力和压力都不一定相等 D. 临界应力不一定相等，临界压力一定相等

回答错误!正确答案： B 大小相等的四个力，作用在同一平面上且力的作用线交于一点c，试比较四个力对平面上点o的力矩，哪个力对点o的矩最大（）。 收藏 A. 力P4 B. 力P2 C. 力P1 D. 力P3 回答错误!正确答案： B 在研究拉伸与压缩应力应变时我们把杆件单位长度的绝对变形称为( ) 收藏 A. 正应力 B. 应力 C. 线应变 D.

工程力学--材料力学(北京科大、东北大学版)第4版第八章习题答案

第八章 习题 8-1斜杆AB的截面为100×100mm2的正方形，若P=3kN,试求其最大拉应力和最大压应力。 8-2水塔受水平风力的作用，风压的合力P=60kN.作用在离地面高H=15m 的位置，基础入土深 h=3m 设土的许用压应力[б] =0.3MPa,基础的直径d=5m 为使基础不受拉应力最大压应力又不超过[б]，求水塔连同基础的总重G允许的范围。

8-3悬臂吊车如图所示起重量（包括电葫芦）G=30kN衡量BC 为工字钢，许用应力[]=140MPa,试选择工字钢的型号（可近似按G行至梁中点位置计算） 8-4 如图所示，已知，偏心距，竖杆的矩形截面 尺寸材料是3号钢，， 规定安全系数=1.5。试校核竖杆的强度。 8-5 若在正方形截面短柱的中间处开一个槽，使截面面积减小为原截面面积的一半，问最大压应力将比不开槽时增大几倍？

8-6 图示一矩形截面杆，用应变片测得杆件上、下表面的轴向应变分别为材料的弹性模量 。 （1）试绘制横截面的正应力分布图。 （2）求拉力P及其偏心距e的数值。 8-7 一矩形截面短柱，受图示偏心压力P作用，已知许用拉应力许用压应力求许用压力 。

8-8 加热炉炉门的升降装置如图所示。轴AB的直径d=4cm，CD 为的矩形截面杆，材料都是Q235钢，已 知力P=200N。 （1）试求杆CD的最大正应力； （2）求轴AB的工作安全系数。 提示：CD杆是压缩与弯曲的组合变形问题。AB轴是弯曲与扭转的组合变形构件，E处是危险截面，M=154.5N*m,T=173.2 N*m。 8-9 一轴上装有两个圆轮如图所示，P、Q两力分别作用于两轮上并处于平衡状态。圆轴直径d=110mm，=60Mpa，试按照第 四强度理论确定许用载荷。

工程力学第8章答案

`第8章 弹性杆件横截面上的正应力分析 8－1 图示的三角形中b 、h 。试用积分法求I z 、I y 、I yz 。 解： ? = A z A y I d 2 图（a ）：y h by y y b A d d )(d = = 3 4 244d h b h h b y h by y I h z =?=?= ? ?= A y A z I d 2 图（a ）： z z b b h z z b A d )(d )(d +-= -= 1241)(3)()(343320 2hb b b b b h z z bz b h z z b b h z I b b y =?? ? ??+-?-= +-= +? -=??--d d 图（b ）：? ? ? ? = = = = A A A A yz y zy h b y h by yz y y yzb A yz I d d d )(d 2 h by y b z 22 )(-= = 842d 22 24 2 2 0h b h h b y y h by h b I h yz -= ? -= -= ? 8－2 解：1．图（a ）中y 、z 即为形心主轴 6 4 3 10 843.56464 π12100 80?=?- ?= z I mm 4 半圆对其形心轴y '的惯性矩： 5 2 2 4 10 15.18 64 π)π 3642( 12864 π?=?? ?-?= 'y I mm 4 故整个图形： ??? ? ? ???+?-?= 864π1015.1212 80 1002 253 a I y 式中 4 .26π 364240=?- =a mm 6 25 6 10 792.1)16084.261015.1(210267.4?=?+??-?=y I mm 4 2．先求图（b ）形心位置： z C = 0 3 .254 40 π601000)20(601002 -=?- ?--??= C y mm 6 43 10 674.164 40π12 60 100?=?- ?= y I mm 4 ???? ? ??? +?-???? ????+?=4 40 π3.256440π100603.512100 602 2 4 2 3 z I 6 55610239.410)0436.8256.1()10685.1105(?=?+-?+?=mm 4 8－3 图中所示组合截面为两根No.20a 的普通热轧槽形钢所组成的截面，今欲使I x = I y ，试求b =？（提示：计算所需要数据均可由型钢表中查得。） z 习题8-2图 (b)

工程力学习题册第八章 - 答案

第八章 直梁弯曲 一、填空题 1.工程中 发生弯曲 或以 弯曲变形 为主的杆件称为梁。 2.常见梁的力学模型有 简支梁 、 外伸梁 和 悬臂梁 。 3.平面弯曲变形的受力特点是 外力垂直于杆件的轴线，且外力和力偶都作用在梁的纵向对称面内 ；平面弯曲变形的变形特点是 梁的轴线由直线变成了在外力作用面内的一条曲线 ；发生平面弯曲变形的构件特征是 具有一个以上对称面的等截面直梁 。 4.作用在梁上的载荷有 集中力 、 集中力偶 和 分布载荷 。 5.梁弯曲时，横截面上的内力一般包括 剪力 和 弯矩 两个分量，其中对梁的强度影响较大的是 弯矩 。 6.在计算梁的内力时，当梁的长度大于横截面尺寸 五 倍以上时，可将剪力略去不计。 7.梁弯曲时，某一截面上的弯矩，在数值上等于 该截面左侧或右侧梁上各外力对截面形心的力矩 的代数和。其正负号规定为：当梁弯曲成 凹面向上 时，截面上弯矩为正；当梁弯曲成凸面向上 时，截面上弯矩为负。 8.在集中力偶作用处，弯矩发生突变，突变值等于 集中力偶矩 。 9.横截面上弯矩为 常数 而剪力为 零 的平面弯曲变形称为 纯弯曲变形 。 10.梁纯弯曲变形实验中，横向线仍为直线，且仍与 梁轴线 正交，但两线不再 平行 ，相对倾斜角度θ。纵向线变为 弧线 ，轴线以上的纵向线缩短，称为 缩短 区，此区梁的宽度 增大 ；轴线以下的纵向线伸长，称为 伸长 区，此区梁的宽度 减小 。情况与轴向拉伸、压缩时的变形相似。 11.中性层与横截面的交线称为 中性轴 ，变形时梁的 所有横截面 均绕此线相对旋转。 12.在中性层凸出一侧的梁内各点，其正应力均为 正 值，即为 拉 应力。 13.根据弯曲强度条件可以解决 强度校核 、 截面选取 和 确定许可载荷 等三类问题。 14.产生最大正应力的截面又称为 危险截面 ，最大正应力所在的点称为 危险点 。 15.在截面积A 相同的条件下， 抗弯截面系数 越大，则梁的承载能力就越高。当截面的形状不同时，可以用 W Z /A 来衡量截面形状的合理性和经济性。 16.为减轻自重和节省材料，将梁做成变截面梁，使所有横截面上的 最大正应力 都近似等于 许用应力［σ］ ，这样的梁称为等强度梁。 二、判断题（正确的打“√”，错误的打“×”） 1.一端（或两端）向支座外伸出的简支梁叫做外伸梁。 （ × ） 2.悬臂梁的一端固定，另一端为自由端。 （ √ ） 3.悬臂梁受固定端约束，简支梁受铰链约束。 （ √ ） 4.弯矩的作用面于梁的横截面垂直，它们的大小及正负由截面一侧的外力确定。 （ √ ） 5.弯曲时剪力对细长梁的强度影响很小，所以在一般工程的计算中可忽略。 （ √ ） 6.凡弯矩图曲线折点处，梁上必有对应点受集中外力作用。 （ √ ） 7.式σmax ＝ Z W M W 中，σmax 值一般随横截面位置不同而异。 （ × ） 8.梁弯曲变形时，弯矩最大的截面一定是危险截面。 （ √ ） 9.钢梁和木梁的截面形状和尺寸相同，在受同样大的弯矩时，木梁的应力一定大于钢梁的应力。 （ × ）

专科《工程力学》_试卷_答案详解

专科《工程力学》 一、（共75题,共150分） 1. 下列结论哪些是正确的( ) （2分） A.理论力学研究物体的位移，但不研究物体的变形； B.材料力学不仅研究物体的位移，同时研究物体的变形； C.理论力学研究的位移是刚体位移； D.材料力学研究的位移主要是伴随物体变形而产生的位移。 .标准答案：A,B,C,D 2. 悬臂桁架受到大小均为F的三个力的作用，如图所示，则杆1内力的大小为( )；杆2内力的大小为( )；杆3内力的大小为( )。 （2分） A.F B.； C.0； D.F/2。 .标准答案：A,C 3. 直杆受扭转力偶作用，如题4图所示。计算截面1-1和2-2处的扭矩，哪些是计 算不正确( )。 （2分） A. B. C. D..标准答案：A,C,D 4. 简支梁受集中力作用，如题5图，以下结论中( )是正确的。 （2分） A. B. C. D. .标准答案：A,B,D 5. 静力学把物体看做刚体，是（）（2分） A.物体受力不变形 B.物体的硬度很高 C.抽象的力学模型 D.物体的两点的距离永远不变。 .标准答案：C,D 6. 考虑力对物体作用的两种效应，力是( )。（2分） A.滑动矢量； B.自由矢量； C.定位矢量。 .标准答案：C 7. 梁AB因强度不足，用与其材料相同、截面相同的短梁CD加固，如图所示。梁AB在D 处受到的支座反力为( )。 （2分） A.5P/4 B.P C.3/4P D.P/2 .标准答案：A

8. 在图所示结构中，如果将作用于构件AC上的力偶m搬移到构件BC上，则A、 B、C三处反力的大小( )。 （2分） A.都不变； B.A、B处反力不变，C 处反力改变； C.都改变； D.A、B处反力改变，C处反力不变。 .标准答案：C 9. 选择拉伸曲线中三个强度指标的正确名称为( )。 （2分） A. ①强度极限，②弹性极限，③屈服极限 B. ①屈服极限，②强度极限，③比例极限 C. ①屈服极限，②比例极限，③强度极限 D. ①强度极限，②屈服极限，③比例极限 .标准答案：D 10. 两根钢制拉杆受力如图，若杆长L２＝２Ｌ１，横截面面积A２＝２Ａ1，则两杆的伸长ΔＬ和纵向线应变ε之间的关系应为( )。 （2分） A. B. C. D..标准答案：B 11. 图所示受扭圆轴，正确的扭矩图为图( )。 （2分） A.图A B.图B C.图C D.图D .标准答案：C 12. 梁在集中力作用的截面处，它的内力图为( )。 （2分） A.Q图有突变，M 图光滑连续图有突变，M 图有转折 C.M图有突变，Q 图光滑连续图有突变，Q 图有转折 .标准答案：B 13. 梁的剪力图和弯矩图如图所示，则梁上的荷载为( )。（2分） A.AB段无荷载，B 截面有集中力 B.AB段有集中力，BC 段有均布力 C.AB段有均布力，B 截面有集中力偶 D.AB段有均布力，A 截面有集中力偶 .标准答案：D 14. 平面力偶力系的独立平衡方程数目是。（2分） A.1； B.2； C.3； D.4；