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轴向拉伸与压缩习题及解答

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号,反只标以负号,如题2-3图(b)所示。作轴力图,轴力图是与杆轴平行的直线,在有轴向外力作用处,轴力图要发生突变,突变量等于对应处外力数值,对应于正的外力,轴力图上跳,对应于负的外力,轴力图下跌,上调和下跌量与对应的外力数值相等,如题2-3图(c)所示。由周力图可知,截面1-1上的轴力FN1=—20kN,截面2-2上的轴力FN2=—10kN ,截面3-3上的轴力FN3=10kN。

3 20kN 2 10kN 1 20kN 1 a 3 a 2 a (a) 20kN n 10kN 10kN 20kN a a (b) a 10kN 10kN (c) 各截面上的应力分别为

20kN FN1?20?103?1?1=?Pa??100MPa ?6A1200?10FN2?10?103?2?2=?Pa??33.33MPa

A2300?10?6FN310?103?3?3=?Pa?25MPa ?6A3400?10

计算题4:

三脚架结构尺寸及受力如图所示。其中Fp?22.2kN,钢杆BD的直径d1?25.4mm,钢梁CD的横截面积A2=2.32?10mm。试求:BD与CD横截面上的正应力。 B 32FNBD B 销 305 C y C D 销 销 45 45 D x FNCD Fp 解:

1、受力分析, 确定各杆的轴力

首先对组成三脚架结构的构件作受力分析,因为B、C、D三处均为销钉连接,故BD与CD均为二力构件,受力图如图所示。由平衡方程 分别为

?Fx?0和?Fy?0解得二者的轴力

FNBD?2Fp?2?22.2?103N?31.40kN

Fp?20kNA?2.0?10?4m2,l?4m,FNCD?Fp?22.2?103N?22.2kN(?) lP4其中负号表示压力。 2、计算各杆的应力

应用拉、压杆件横截面上的正应力公式,BD杆与CD杆横截面上的正应力分别为 BD杆:

FNBDFNBD4?31.4?1036?(BD)????62.0?10Pa?62.0MPa 22?6?d1??25.4?10ABD4CD杆:

FNCDFNCD22.2?1036?(CD)????9.75?10Pa?9.75MPa(?) 3?6ACDA22.32?10?10其中负号表示压应力。

计算题5:

直杆在上部两侧面都受有平行于杆轴线的均匀分布载荷,其集度均为p=10kN/m;在自由

?42端D处作用有集中力Fp?20kN。一直杆的横截面面积A?2.0?10m,l?4m,试求:

(1)A、B、E三个横截面上的正应力;(2)杆内横截面上的最大正应力,并指明其作用位置。 解:

lA 1 、以竖直向下方向为正方向,以整个杆件为研究对象,

4假设A处受力为拉力,竖直方向受 lP E 力平衡: 2 ?Fy?0

C B D llFp?2P?FNA?022F204Fp?FBN?0?B?NB??10?10kPa?0.1MPaA2?10?4l4 Fp A y ?E?FEN404??20?10kPa?0.2MPa?4A2?10

?FNA= 60kN

?A?FNA60??30?104kPa?0.3MPa ?4A2?10以BD段为研究对象,假设B处受力为拉力

?Fy?0 Fp?FBN?0?FBN=Fp=20kN FNB20??10?104kPa?0.1MPa ?4A2?10?B?以AE段为研究对象,假设E处受力为拉力

lF?2P?FNA?0?FEN?40k N F?0?yEN4F404?E?EN??20?10kPa?0.2MPa ?4A2?10l 2、当0?y?时,FN?2py?FNA?0?FN?60?20y ?FNmax?60kN

2ll 当 ?y?l时,FN?2p?FNA?0?FN??20kN(负号表示压力)

22 综上,当y?Fl60时,FNmax?60kN,?max?N??30kPa?0.3MPa 2A2.0?10?4

计算题6:

如图所示结构2-6(a)中,1,2两杆的横截面直径分别为

d1?10mm,d2?20mm,P?10kN。横梁ABC、CD视为刚体。求两杆内的应力。

解:CD杆的D支座不受力,CD也不受力,所以P可视为作用于ABC杆的C端。取ABC为受力体,受力图如图2-6(b)所示。

2 2m A B P C D 2m 1 1m 1m (a) 1.5N2A B (b) P C N1 图(2-6) FN1?10kN,FN2?20kN

FN110?103?4 ?1??MPa?127.3MPa 2?6A1??10?10FN220?103?4?2??MPa?63.7MPa

A2??202?10?6

析 此题属静定问题,在分析杆CD平衡时可知点D的支反力R0?0R0?0N1,即CD杆完全不受力,仅在P作用于ABC杆时被其带动绕点D作刚体转动。所以只需对杆ABC作静立分析即可求解。

计算题7:

图市矩形截面杆,横截面上的正英里延截面高度线性分布,截面定点各点处的正应力均为

?max?100MPa,底边各点处的正应力均为零。试问杆件横截面上存在何种内力分量,并

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