昆明理工大学理论力学B练习册题+解答 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/5/22 8:56:23星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

B

?y F

2.3.8 构架如示,重物P=800N,挂于定滑轮A上,滑轮直径为20cm,不计构架杆重和滑轮重量,不计摩擦。求C、E、B处的约束反力。(答案:FCx=1.6 kN,FCy=1.067 kN;FEx=1.6 kN,FEy=1.867

kN;FBx=0.8 kN,FBy=1.867 kN)

x D

A P YEE D B C 40cm 30cm 解:取整体为研究对象: XE40cm ?M?MC?0?080P?40XE?0?XE?2P?1.6kN(?)80P?40XC?0?XC??2P??1.6kN(?)YCEXC取BE杆为研究对象:

?X?0XEXB?P?XE?0?XB?P?XE??0.8kN(?)YE?ME?040XB?30YB?30P?0?YB??70?0.8??1.87kN(?)30?YE??YB?1.87kN(?)D PY?0YB?YE?0? xXBB ?YC??YE??1.87kN(?)对整体: ?Y?0YC?YE?0YB 2.3.9结构尺寸如图,略去各杆自重C、E处为铰接,已知:P=10KN,M=12KN.m。试求A、B、C处的约束反力。(答案:FCx=6 kN,FCy=1 kN;FAx=6 kN,FAy=1 kN;FBx=10 kN,FBy=5 kN)

XE解:取整体为研究对象: ME C 43-M?2Y?1P?1P?0M?0A?B 55P 170 45H ?Y?(?M?P)?1kN(?)3 AME 25 D 4 XD43 YAMA?0-M?1P?1P?2YB?0YB?55 0 XDX450 A4511B XB ?YB?(M?P)?5kN(?)A D 25 取BC杆为研究对象: 1m 2m 43 -1P?1P?2YB?2XB?0M?0y?CYC55C yE XCx

X'C C Y' CE X'E YAA ?XB?17(P?2YB)?2kN(?)253?YC?P?YB?1kN(?)54?XC?P?XB?6kN(?)5354?X?0XC?P5?XB?0?Y?0YC?P?YB?0XA取AC杆为研究对象:

?ME?01X'C?1XA?02.3.10平面桁架受力如图所示。已知F1=10kN,F2= F3=20kN,试求桁架各杆的内力。?XA4,5,7,10??X'C??6kN(?)[答案:F4=21.83 kN(拉),F5=16.73 kN(拉);F7=-20kN(压),F10=-43.64 kN(压)]

YB ?XA?F3sin300?10kN(?)XA ?MB?0?4aYA?3aF1?2aF2?aF3cos300?0

y1 ?YA?(30?40?103)?21.83kN(?)4x 0Y?F?F?Fcos30?YB?0Y?0A123?

?YB?10?20?103?21.83?25.49kN(?) YBYA 沿4、5和6杆截开,取左半部分为研究对象: F10 C XA (拉)F5 F7 ?MC?0?aYA?aF4?0?F4?YA?21.83 F5

0 ?Y?0YA?F1?F5cos45?0F4F4

?F5?2(21.83?10)?16.73kN(拉) 沿4、5、7和10杆截开,取右半部分为研究对象:

F5sin450?F7?F3cos300?YB?0Y?0?F7?103?11.83-25.49?-20kN(压)?

00 ?F10?-21.83-11.83-10?-43.66kN(压)X?0-F4?F5cos45?F10?F3sin30?0?

2.3.11图示桁架系统上,已知:F=1500kN,L1=4m, L2=3m。试求桁架中各杆(1,2,3,4,5,6,7)的内力。 解:沿1、2和3杆截开,取右半部分为研究对象: A B C 1 4 4?F1?F?2MN(拉)LF?LF?0M?0?211A1?3 7 5 2 5 ?F?F?2.5MN(拉)6 Fcos??F?0Y?02?2?3? 83 ?F?-F??4MN(压)-LF?2LF?0M?03231 D A1 B1 C1 ?A3L1 L1 L1 ?F7?0取节点C1为研究对象: ?Y?0 F F1C 1 B 4 yA 取节点C为研究对象: ?X?0?F4?07 5 F22 x6 L2 YA解:取整体为研究对象: X?0?XA?F3sin300?0F33 A1 B1 C1

?

?Y?0取节点B1为研究对象:

?F6?0F5F6?F?Y?0F5cos??F6?F?05F?2.5MN(拉)3?B 1F4C ?F7F7F6第三章 空间力系

?C

1

?F5?一、是非题判断题

3.1.1 对一空间任意力系,若其力多边形自行封闭,则该力系的主矢为零。 ( ∨ ) 平面力系中,若其力多边形自行闭合,则力系平衡。( × )

3.1.2只要是空间力系就可以列出6 个独立的平衡方程。 ( × ) 3.1.3若由三个力偶组成的空间力偶系平衡,则三个力偶矩矢首尾相连必构成自行封闭的三角形。 ( ∨ ) 3.1.4 空间汇交力系平衡的充分和必要条件是力系的合力为零;空间力偶系平衡的充分和必要条件是力偶系的合力偶矩为零。 ( ∨ )

二、填空题

3.2.1 若一空间力系中各力的作用线平行于某一固定平面,则此力系有 5 个独立的平衡方程。

3.2.2 板ABCD由六根杆支承如图所示,受任意已知力系而处于平衡,为保证所列的每个方程中只包含一个未知力,则所取力矩平衡方程和投影平衡方程分别为 :

?M?M?M?M?F?MCDCGACDH?0?0?0?0?F6?F5?F4?F1?F3CD?0?0BD?F2

三、计算题

3.3.1在图示力系中,F1=100N,F2=300N,F3=200N,各力作用线位置如图所示,求力系向点O简化的结果。

200200?-345.3N?X??Fsin??Fcos??-300?-200??F'解: ?23 Rx100131005 300F'Ry??Y?F2cos??300??249.6N10013 100131005 100F'Rz??Z?F1?F3cos??100?200??10.56N1005

?F'R??X?i??Y?j??Z?k??345.3i?249.6j?10.56k(N) 300100?-51.79Nm-0.3?200??M0x??Mx??0.1F2cos??0.3F3sin??-0.1?300?100131005M0y??My?0.2F1?0.1F2sin???0.2?100-0.1?300?20010013??36.64NmM0Z?M?0.3Fsin??0.3Fcos??0.3?300?200?0.3?200?200?103.59Nm

3.3.2 如图所示的空间构架由三根杆件组成,在D端用球铰链连接,A、B和C端也用球铰链固定在水平地板上。今在D端挂一重物P=10kN,若各杆自重不计,求各杆的内力。 ?M0??Mx?i??My?j??MZ?k??51.79i?36.64j?103.59k(Nm) 解:取销钉D为研究对象: X?0FBDcos450?FADcos450?0?FBD?FAD?FCDFAD

?Y?0FBD -FBDsin450cos300-FADsin450cos300+FCDcos150=0

2cos150?FBD?FAD??FCD(a)

6

?Z?0?FBDsin450sin300?FADsin450sin300?FCDsin150?P?0

cos150 ?FCD?P(?sin150)?33.46kN(拉)将(a)式代入得: 3

由(a)式: ?FBD?FAD??26.39kN(压)

3.3.3 如图所示,三圆盘A、B、C的半径分别为15cm、10cm、5cm,三根轴OA、OB、OC在同一平面内,∠AOB为直角,三个圆盘上分别受三个力偶作用,求使物体平衡所需的力F和α角。

解:由空间力偶系的平衡方程(3-20)式: y

?MZ?0自然满足

MC ?Mx?0MCcos(??900)?MA?0

?10Fcos(??900)?300?0(a)x

MA

My?0MCsin(??900)?MB?0?

MB ?10Fsin(??900)?400?0(b)

3(a)cos(??900)30030 ?ctg(??90)?:??4(b)sin(??900)4004 3???900?arcctg?53.130???143.1304

3003030F????50N由(a)式:

10cos(??900)cos53.1300.6

3.3.4 某传动轴由A、B两轴承支承。圆柱直齿轮的节圆直径d=17.3cm,压力角?=20o,在法兰盘上作用一力偶矩为M=1030N.m的力偶,如轮轴的自重和摩擦不计,求传动轴匀速转动时A、B两轴承的约束反力。(答案:FAx=4.2kN,FAz=1.54kN,FBz=7.7kN,FBz.=2.79kN)

解:取传动轴为研究对象。 z 22cm 12.2cm ZB∵传动轴绕y轴匀速转动 M ZAB y d A M E ?My?0Fcos??M?02 ?D XAXF Bx ?F 2M2?1030?F???12.67kN dcos?0.173cos200

0.22Fsin200 ?ZB????2.79kN(?)Mx?00.22Fsin??0.342ZB?00.342

0.22Fcos200 Mz?00.22Fcos??0.342XB?0?XB??7.66kN0.342

X?0XA?Fcos??XB?0?XA?Fcos200?XB?4.25kN

Z?0ZA?Fsin??ZB?0 ?ZA??Fsin200?ZB??1.54kN(?)

3.3.5 在半径为R的圆面积内挖出一半径为r的圆孔,求剩余面积的重心坐标。

?????(答案:xC=-rR/2(R2-r2)

y 2r 解:由均质物体的形心坐标公式(3-30)式

由对称性得: yc?0用负面积法:

O x xc??Ax?AiiCi?A1xc1?A2xc2A1?A2R R/2 ?R2?0?(???r2)?R2r2R???22?R?(???r)2(R2?r2)

3.3.6 求图示型材截面形心的坐标。[答案:(a) xC=0,yC=6.07㎜;(b) xC=11㎜,yC=0㎜]