第五章 彎曲內(nèi)力
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1、第五章 彎曲內(nèi)力 習(xí)5-1?如圖5-6所示各梁,試求指定截面(標(biāo)有細(xì)線)的剪力和彎矩。 圖5-6 解:(a)圖5-6a所示為懸臂梁,不必先求支座反力。由簡(jiǎn)便方法,直接可得指定截面上的剪力和彎矩, 1-1截面:?,? 2-2截面:?,? (f)如圖5-6f所示,先取簡(jiǎn)支梁為研究對(duì)象,由平衡方程求出其支座反力 ,? 由簡(jiǎn)便方法,即得指定截面上的剪力和彎矩, 1-1截面:?,? 2-2截面:?,? (i)圖5-6i所示為外伸梁,但由于指定截面均位于外伸段,故不必求支座反力。由簡(jiǎn)便方法,直接可得指定截面上的剪力和彎矩, 1-1截面:?,? 2-2截面:?, 習(xí)5-2試建
2、立習(xí)題5-2圖所示各梁的剪力方程和彎矩方程,繪制剪力圖和彎矩圖并確定|FS|max和|M|max。
習(xí)題5-2圖
解:(d)圖(d)所示為懸臂梁,無(wú)需求支座反力。
如圖d所示,在距梁左端A為x處任取一截面,由簡(jiǎn)便方法,列出其剪力方程、彎矩方程分別為
?(0 3、別為
AB段:
BC段:
根據(jù)剪力方程、彎矩方程,分段作出該簡(jiǎn)支梁的剪力圖和彎矩圖如圖i所示。由圖可得
習(xí)5-3?如圖5-8所示各梁,試?yán)脧澗亍⒓袅洼d荷集度間的關(guān)系作剪力圖和彎矩圖。
圖5-8
解:(a)圖5-8a所示為懸臂梁,無(wú)需求支座反力。
根據(jù)梁上外力情況,作圖時(shí)應(yīng)分為、兩段。利用彎矩、剪力和載荷集度間的關(guān)系,作出其剪力圖和彎矩圖如圖5-8a所示。
(b)如圖5-8b所示,先取簡(jiǎn)支梁為研究對(duì)象,由平衡方程求出其支座反力
,?
根據(jù)梁上外力情況,作圖時(shí)應(yīng)分為、兩段。利用彎矩、剪力和載荷集度間的關(guān)系,作出其剪力圖和彎矩圖如圖5-8b所示。
4、
(j)如圖5-8j所示,先取簡(jiǎn)支梁為研究對(duì)象,由平衡方程求出其支座反力
,?
根據(jù)梁上外力情況,作圖時(shí)應(yīng)分為、兩段。利用彎矩、剪力和載荷集度間的關(guān)系,作出其剪力圖和彎矩圖如圖5-8j所示。
習(xí)5-5?試選擇合適的方法作出簡(jiǎn)支梁在圖5-10所示四種載荷作用下的剪力圖和彎矩圖,并比較其最大彎矩值。試問(wèn)由此可以引出哪些結(jié)論?
圖5-10
解:在如圖5-10所示四種載荷作用下,由對(duì)稱性易知,簡(jiǎn)支梁的支座反力相等,均為
利用彎矩、剪力和載荷集度間的關(guān)系,分別作出該簡(jiǎn)支梁在四種載荷作用下的剪力圖、彎矩圖如圖5-10a、b、c、d所示,其最大彎矩值分別為
,?,?,?
由此可見(jiàn) 5、,將載荷分散作用于梁上,可減小梁內(nèi)的最大彎矩值,從而提高梁的承載能力。
習(xí)5-6?試作出習(xí)題5-6圖所示剛架的彎矩圖。
解:(a)如圖a所示剛架一端固定、一端自由,無(wú)需支座反力。
根據(jù)剛架的結(jié)構(gòu)和所受外力情況,應(yīng)分為CB、BA兩段來(lái)繪制其彎矩圖。
CB段:其上沒(méi)有分布載荷,彎矩圖為斜直線,作圖需2個(gè)控制點(diǎn)。由截面法或簡(jiǎn)便方法,得其兩端截面上的彎矩
BA段:彎矩圖為斜直線,作圖需2個(gè)控制點(diǎn)。彎矩在B端處連續(xù),即有
再由截面法或簡(jiǎn)便方法,得其下端A截面上的彎矩
綜上所述,即可作出該剛架的彎矩圖如圖b所示。
習(xí)5-7?試選擇適當(dāng)方法作出圖5-12所示各梁的剪力圖和彎矩 6、圖,并確定與。
圖5-12
解:
(d)如圖5-12d所示,選取簡(jiǎn)支梁為研究對(duì)象,由對(duì)稱性得其支座反力
利用彎矩、剪力和載荷集度間的關(guān)系,作出其剪力圖和彎矩圖如圖5-12d所示。由圖可得
,?
第六章 彎曲應(yīng)力
習(xí)6-1?對(duì)稱形截面如圖6-5所示,已知、、、。(1)求陰影部分對(duì)水平形心軸的靜矩;(2)問(wèn)軸以上部分面積對(duì)軸的靜矩與陰影部分對(duì)軸的靜矩有何關(guān)系?
解:(1)確定形心位置
如圖6-5所示,將整個(gè)形截面分割為上、下兩個(gè)矩形,根據(jù)平面圖形的形心坐標(biāo)計(jì)算公式,得其形心坐標(biāo)
(2)求陰影部分對(duì)軸的靜矩
將陰影部分分割為上、下兩個(gè)矩形(見(jiàn)圖6-5),由公式( 7、6-3),得其對(duì)軸的靜矩
(3)由于整個(gè)形截面對(duì)形心軸的靜矩為零,由此推斷,軸以上部分面積對(duì)軸的靜矩與陰影部分對(duì)軸的靜矩互為相反數(shù),即二者大小相等,正負(fù)號(hào)相反。
習(xí)6-3?如圖6-7a所示,簡(jiǎn)支梁承受均布載荷作用。若分別采用截面面積相等的實(shí)心和空心圓截面,且,,試分別計(jì)算它們的最大正應(yīng)力并比較其大小。
?
解:(1)計(jì)算空心圓內(nèi)、外徑
據(jù)題意,實(shí)心圓與空心圓的面積相等,即有
代入已知條件,解得空心圓的內(nèi)、外徑分別為
,?
(2)確定最大彎矩
作出梁的彎矩圖如圖6-7b所示,可知梁的最大彎矩
(3)計(jì)算最大正應(yīng)力并比較大小
對(duì)于實(shí)心圓截面梁,其最大正應(yīng)力
8、
對(duì)于空心圓截面梁,其最大正應(yīng)力
比較二者大小
即相對(duì)于實(shí)心圓截面梁,空心圓截面梁的最大正應(yīng)力減小了。
習(xí)6-4矩形截面懸臂梁如習(xí)題6-4圖(a)所示,已知L=4m,b/h=2/3,q=10kN/m,[σ]=10MPa。試確定梁的橫截面尺寸。
習(xí)題6-4圖
解:(1)作彎矩圖,確定最大彎矩
作出梁的彎矩圖如習(xí)題6-4圖(b)所示,可見(jiàn)其最大彎矩
(2)強(qiáng)度計(jì)算
根據(jù)彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件
習(xí)6-5?20a號(hào)工字鋼簡(jiǎn)支梁的受力情況如圖6-9a所示。已知許用應(yīng)力,試求許可載荷。
解:(1)作彎矩圖,確定最大彎矩
作彎矩圖如圖6-9b所示,可見(jiàn)、截面同為危 9、險(xiǎn)截面,其處最大彎矩
(2)強(qiáng)度計(jì)算
查型鋼表得20a工字鋼的抗彎截面系數(shù)。
根據(jù)彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件
≤
解得
≤
所以,許可截荷
習(xí)6-7?如圖6-11a所示,簡(jiǎn)易吊車梁為一根45a工字鋼,梁自重,最大起吊重量,材料的許用應(yīng)力,試對(duì)該梁進(jìn)行強(qiáng)度校核。
解:(1)求支座反力
選取梁為研究對(duì)象,作出其受力圖如圖6-11a所示,由對(duì)稱性得支座反力
(2)作彎矩圖,確定最大彎矩
作彎矩圖如圖6-11b所示,可見(jiàn)危險(xiǎn)截面位于梁的跨中,其處最大彎矩
(3)強(qiáng)度校核
查型鋼表得號(hào)工字鋼的抗彎截面系數(shù)。
根據(jù)彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件
<
所以,該梁的強(qiáng)度滿足要 10、求。
習(xí)6-9?形截面懸臂梁的長(zhǎng)度、橫截面尺寸以及所受載荷如圖6-13a所示。已知,截面對(duì)形心軸的慣性矩;梁的材料為鑄鐵,許用拉應(yīng)力,許用壓應(yīng)力。試按強(qiáng)度條件確定梁的許用載荷。
?
解:(1)作彎矩圖,確定最大彎矩
作梁的彎矩圖如圖6-13b所示,可見(jiàn)正、負(fù)彎矩的最大值分別在、截面取得,為
,?
(2)強(qiáng)度計(jì)算
此梁為脆性材料,橫截面關(guān)于中性軸又不對(duì)稱,故需分別對(duì)最大正彎矩和最大負(fù)彎矩所在的兩個(gè)截面進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。
截面:彎矩為正值,故其上的最大拉、壓應(yīng)力分別發(fā)生在截面的下、上邊緣處。由拉應(yīng)力強(qiáng)度條件
≤
解得
≤
由壓應(yīng)力強(qiáng)度條件
≤
解得
≤
截面: 彎矩為負(fù) 11、值,故其上的最大拉、壓應(yīng)力分別發(fā)生在截面的上、下邊緣處。顯然只需考慮拉應(yīng)力強(qiáng)度條件,由
≤
解得
≤
綜上所述,梁的許用載荷為
習(xí)6-13?如圖6-17所示矩形截面簡(jiǎn)支梁,試計(jì)算1–1截面上點(diǎn)和點(diǎn)的正應(yīng)力和切應(yīng)力。
解:(1)求支座反力
選取梁為研究對(duì)象,作出其受力圖如圖6-17所示,由平衡方程得其支座反力
,?
(2)確定1–1截面上剪力和彎矩
用截面法或簡(jiǎn)便方法,得1–1截面上剪力、彎矩分別為
,?
(3)計(jì)算1–1截面上點(diǎn)和點(diǎn)的正應(yīng)力
1–1截面上的彎矩為正值,故截面中性軸以上部分受壓、以下部分受拉。根據(jù)彎曲正應(yīng)力計(jì)算公式,得點(diǎn)、點(diǎn)的正應(yīng)力分別為
12、
(4)確定1–1截面上點(diǎn)和點(diǎn)的切應(yīng)力
根據(jù)公式(6-20),得1–1截面上點(diǎn)、點(diǎn)的切應(yīng)力分別為
習(xí)6-17?梁的受力情況與截面尺寸如圖6-21a所示。已知慣性矩,試求最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力,并指出最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力的所在位置。
圖6-21
解:(1)求支座反力
由對(duì)稱性可知,梁的支座反力(見(jiàn)圖6-21a)
(2)確定最大彎矩
作出彎矩圖如圖6–21b所示,可見(jiàn)正、負(fù)彎矩的最大值分別在、()截面處取得,其大小相等,為
(3)求最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力
根據(jù)彎矩的正負(fù)號(hào)不難判斷,梁的最大拉應(yīng)力發(fā)生在()截面的上邊緣處;最大壓應(yīng)力發(fā)生在截面的上邊緣處, 13、其大小相等,即有
習(xí)6-20矩形截面外伸梁如習(xí)題6-20圖所示,已知q=20kN/m,Me=40kN·m,材料的許用應(yīng)力[σ]=170MPa、[τ]=100MPa。試確定該梁的截面尺寸。
習(xí)題6-20圖
解:(1)求支座反力
選取外伸梁AC為研究對(duì)象,作受力圖如習(xí)題6-20圖a所示,由平衡方程得其支座反力
(2)作剪力圖和彎矩圖,確定最大剪力和最大彎矩
作出梁的剪力圖、彎矩圖分別如習(xí)題6-20圖b、c所示,其最大剪力、最大彎矩分別為
(3)由彎曲正壓力強(qiáng)度條件確定截面尺寸
根據(jù)彎曲正壓力強(qiáng)度條件
解得
由彎曲正壓力強(qiáng)度條件初選
(4)彎曲切應(yīng)力 14、強(qiáng)度校核
根據(jù)彎曲切應(yīng)力強(qiáng)度條件,有
符合切應(yīng)力強(qiáng)度要求。
所以,可以確定梁的截面尺寸為
第七章 彎曲變形
習(xí)題7-5?用積分法求圖7-9所示各懸臂梁的撓曲線方程以及自由端的撓度和轉(zhuǎn)角。設(shè)梁的為常量。
圖7-9
解:(a)如圖7-9a所示,懸臂梁的彎矩方程為
將上述彎矩方程依次帶入公式(7-5)、(7-6)積分,得轉(zhuǎn)角方程
?(a)
和撓曲線方程
?(b)
梁的位移邊界條件為
,?
將式(a)、(b)代入上述位移邊界條件,可得關(guān)于積分常數(shù)的2個(gè)代數(shù)方程,聯(lián)立解之,即得2個(gè)積分常數(shù)
,?
再將所得積分常數(shù)回代式(a)、(b),整理即得該梁的轉(zhuǎn)角方程 15、
?(c)
和撓曲線方程
?(d)
最后,將帶入式(c)、(d),得自由端的撓度和轉(zhuǎn)角分別為
,?
(b)如圖7-9b所示,分段列出梁的彎矩方程
段(≤≤):?
段(≤<):?
將上述彎矩方程分別依次帶入公式(7-5)、(7-6)積分,得轉(zhuǎn)角方程
段(≤≤):??(a)
段(≤<):??(b)
和撓曲線方程
段(≤≤):??(c)
段(≤<):??(d)
該梁的位移邊界條件為
,?
位移連續(xù)條件為
,?
將式(a)、(b)、(c)、(d)代入上述位移邊界條件和位移連續(xù)條件,可得關(guān)于積分常數(shù)的4個(gè)代數(shù)方程,聯(lián)立解之,即得4個(gè)積分常數(shù)依次為
,?,?,?
16、再將所得積分常數(shù)回代到式(a)、(b)、(c)、(d)中,整理得該梁的轉(zhuǎn)角方程
段(≤≤):??(e)
段(≤<):??(f)
撓曲線方程
段(≤≤):??(g)
段(≤<):??(h)
最后,將帶入式(g)、(e),得自由端的撓度和轉(zhuǎn)角分別為
,?
,?
習(xí)題7-7?用疊加法計(jì)算圖7–11a所示懸臂梁截面的撓度和轉(zhuǎn)角。設(shè)梁的為常量。
解:如圖7-11b所示,在均布載荷單獨(dú)作用下,橫截面的轉(zhuǎn)角和撓度由表查出,分別為
,?
如圖7-11c所示,在力偶單獨(dú)作用下,橫截面的轉(zhuǎn)角和撓度由表查出,分別為
,?
由圖7-11c所示幾何關(guān)系,得在力偶單獨(dú)作用下橫截面的轉(zhuǎn)角和撓 17、度
,?
將以上結(jié)果疊加,即得在均布載荷和力偶共同作用下,截面的撓度和轉(zhuǎn)角
習(xí)題7-12?試用疊加法計(jì)算圖7-16所示各種外伸梁的外伸端C的撓度和轉(zhuǎn)角。設(shè)梁的EI為常量。
圖7-16
解:(b)將圖7-16所示外伸梁分解為如圖7-16b1、b2和b3三種情況的疊加。查表得,截面C的轉(zhuǎn)角分別為
??
截面C的撓度分別為
將上述所得結(jié)果疊加,即得圖7-16b所示外伸梁的外申端C的撓度和轉(zhuǎn)角
習(xí)題7-16一工字鋼簡(jiǎn)支梁受力如習(xí)題7-16圖所示,若許用應(yīng)力[σ]=160MPa,許用撓度[]=L/400,材料的彈性模量E=210GPa,試選擇工字鋼的型號(hào)。
習(xí) 18、題7-16圖
解:(1)強(qiáng)度計(jì)算
作出梁的彎矩圖如圖7-20b所示,其最大彎矩
根據(jù)梁的正應(yīng)力強(qiáng)度條件,有
代入數(shù)據(jù),解得
(2)剛度計(jì)算
此梁的最大撓度發(fā)生在跨中截面C,查表得
根據(jù)梁的剛度條件,有
代入數(shù)據(jù),解得
根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果查型鋼表,可選擇No.20a工字鋼,其抗彎截面系數(shù)對(duì)中性軸的慣性矩,同時(shí)滿足梁的強(qiáng)度和剛度要求。
習(xí)題7-21?計(jì)算圖7-25a所示梁的支座反力,并作梁的彎矩圖,確定。設(shè)梁的為常量。
解:(1)解除多余約束
這是一次超靜定問(wèn)題,將處活動(dòng)鉸支座視為多余約束。解除該處約束,以相應(yīng)的約束力代之作用,得到原靜不定梁的相當(dāng) 19、系統(tǒng),如圖7–25b所示。
2)建立變形協(xié)調(diào)條件
變形協(xié)調(diào)條件為支座處的撓度等于零,即
(3)建立補(bǔ)充方程
由疊加法計(jì)算相當(dāng)系統(tǒng)的,得補(bǔ)充方程
(4)求解多余約束力
由上述補(bǔ)充方程,解得多余約束力
(5)作梁的彎矩圖
根據(jù)相當(dāng)系統(tǒng)作出梁的彎矩圖如圖7–25c所示,可見(jiàn)其最大彎矩為
作出梁的彎矩圖如圖7–26c所示,由圖可見(jiàn),其最大彎矩為
習(xí)題7-24?如習(xí)題7-24圖所示,受有均布載荷q作用的鋼梁AB,一端固定,另一端用鋼拉桿BC系住。鋼梁的搞彎剛度為EI,鋼拉桿的抗拉鋼度為EA,尺寸h,L均為已知,試求鋼拉桿BC的內(nèi)力。
習(xí)題7-24圖
解:( 20、1)解除多余約束
這是一次超靜定問(wèn)題,視右端拉桿為多余約束。解除該處約束,以相應(yīng)的約束力代之作用,得到原超靜定梁AB的相當(dāng)系統(tǒng),如圖7-28b所示。
(2)建立變形協(xié)調(diào)條件
變形協(xié)調(diào)條件為梁AB端點(diǎn)B的撓度等于拉桿BC的軸向伸長(zhǎng),即
(3)建立補(bǔ)充方程
用疊加法計(jì)算,得補(bǔ)充方程
(4)解除多余約束力
由上述補(bǔ)充方程,解得多余約束力,即鋼拉桿BC的內(nèi)力
第八章 應(yīng)力狀態(tài)與強(qiáng)度理論
習(xí)題8-1?構(gòu)件受力如圖8-8所示。(1)確定危險(xiǎn)截面和其上危險(xiǎn)點(diǎn)的位置;(2)用單元體表示各危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài),并寫出各應(yīng)力的計(jì)算式。
圖8-8
解: (d)圖8-8d中圓桿承受彎 21、曲與扭轉(zhuǎn)組合變形,固定端截面上彎矩最大,為危險(xiǎn)截面。固定端截面的上邊緣點(diǎn)(或下邊緣點(diǎn))處的彎曲正應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力均取得最大值,為危險(xiǎn)點(diǎn)(見(jiàn)圖8-8d)。危險(xiǎn)點(diǎn)的單元體如圖8-8d1所示,為二向應(yīng)力狀態(tài),其上應(yīng)力
,?
習(xí)題8-2試求圖8-10a所示縣臂梁愛(ài)載荷F=10kN作用,試?yán)L制A點(diǎn)處的應(yīng)力單元體應(yīng)力狀態(tài)圖。并確定主應(yīng)力的大小和方位。
圖8-10
解:(1)截取單元體
圍繞點(diǎn)A截取單元體如圖8-10b所示,為二向應(yīng)力狀態(tài),其四側(cè)面上的應(yīng)力
(2)計(jì)算主應(yīng)力和主方向
采用解析法,根據(jù)式(8-4),得面內(nèi)正應(yīng)力極值
所以單元體的主應(yīng)力
由式(8-3),得主平面 22、方位角
習(xí)題8-3?已知應(yīng)力狀態(tài)如圖8-11所示(圖中應(yīng)力單位為),試用解析法計(jì)算圖中指定截面的正應(yīng)力與切應(yīng)力。
圖8-11(d)
解:?(d)在圖8-11d所示單元體中,
,?,?,?
同理得指定截面上的正應(yīng)力、切應(yīng)力分別為
,?、
習(xí)題8-4已知應(yīng)力狀態(tài)如圖8-12所示(圖中應(yīng)國(guó)各單位為MPa),試用解析法(1)確定主應(yīng)力和主方向,并在單元體上繪制出主平面的位置以及主應(yīng)力的方向;(2)計(jì)算最大切應(yīng)力。
圖8-12
解:(b)在圖8-12b所示單元體中,
根據(jù)式(8-4),得面內(nèi)正應(yīng)力極值
所以主應(yīng)力
由式(8-3),得主平面的方位角
主 23、應(yīng)力單元體如圖8-13b所示。
由式(8-12),得最大切應(yīng)力
圖8-13
(d)在圖8-12d所示單元體中,
同理得,主應(yīng)力
主平面方位角
主應(yīng)力單元體如圖8-13d所示。
最大切應(yīng)力
習(xí)題8-5?用圖解法求解題8-3。
圖8-11(d)
解:(d)在圖8-11d所示單元體中,
,?,?,?
1. 作應(yīng)力圓
如圖8-14d所示,按選定比例尺,由,確定點(diǎn),由,確定點(diǎn);作的垂直平分線,交軸于點(diǎn);以點(diǎn)為圓心,以(或)為半徑作應(yīng)力圓。
圖8-14(d)
② 確定指定截面的應(yīng)力
將半徑順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至處,所得點(diǎn)的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)即為指定截面上的 24、正應(yīng)力、切應(yīng)力,按選定比例尺量得
,?
習(xí)題8-6用圖解法求解習(xí)題8-4。
圖8-12
解:(b)在圖8-12b所示單元體中,
1. 作應(yīng)力圓
2.
3. 圖8-15
如圖8-15b所示,按選定比例尺,由,確定點(diǎn),由,確定點(diǎn);連接?,交軸于點(diǎn);以點(diǎn)為圓心,以(或)為半徑作應(yīng)力圓。
② 確定正應(yīng)力和主方向
由應(yīng)力圓,按選定比例尺量得,主應(yīng)力
另一個(gè)主應(yīng)力
由于在應(yīng)力圓上,逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)至CB處,所以在單元體上,將x軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),即得所在主平面的外法線(見(jiàn)圖8-13b)。
圖8-13
③確定最大切應(yīng)力
此時(shí),最大切應(yīng)力即為應(yīng)力圓的半徑,故由應(yīng)力圓,按選定比 25、例尺量得,最大切應(yīng)力
(d)在圖8-12d所示單元體中,
① 作應(yīng)力圓
如圖8-15d所示,按選定比例尺,由,確定點(diǎn),由,確定點(diǎn);連接?,交軸于點(diǎn);以點(diǎn)為圓心,以(或)為半徑作應(yīng)力圓。
② 確定正應(yīng)力和主方向
由應(yīng)力圓,按選定比例尺量得,主應(yīng)力
另一個(gè)主應(yīng)力
由于在應(yīng)力圓上,順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至CA處,所以在單元體上,將x軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn),即得所在主平面的外法線(見(jiàn)圖8-13d)。
③確定最大切應(yīng)力
此時(shí),最大切應(yīng)力即為應(yīng)力圓的半徑,故由應(yīng)力圓,按選定比例尺量得,最大切應(yīng)力
習(xí)題8-15?已知應(yīng)力狀態(tài)如圖8-24所示(圖中應(yīng)力單位為),試求主應(yīng)力和最大切應(yīng)力。
圖 26、8-24
解:?(b)在圖8-24b所示單元體中,是主應(yīng)力,在平面內(nèi),
,?,?
所以,主應(yīng)力
,?,?
最大切應(yīng)力
(c)在圖8-24c所示單元體中,是主應(yīng)力,在平面內(nèi),
,?,?
所以,主應(yīng)力
,?,?
最大切應(yīng)力
習(xí)題8-24已知點(diǎn)的如圖8-33所示平面應(yīng)力狀態(tài)單元體(圖中應(yīng)力單位為MPa),試寫出第一、三、四強(qiáng)度理論的相當(dāng)應(yīng)力。
圖8-33
解:(b)圖8-33b所示單元體為純剪切應(yīng)力狀態(tài),故其主應(yīng)力
所以第一、三、四強(qiáng)度理論的相當(dāng)應(yīng)力分別為
(d)對(duì)于圖8-33d所示單元體,有
故得主應(yīng)力
所以第一、三 27、、四強(qiáng)度理論的相當(dāng)應(yīng)力分別為
習(xí)題8-25?炮筒橫截面如圖8-34所示,已知射擊時(shí)點(diǎn)的周向應(yīng)力、徑向應(yīng)力、軸向應(yīng)力;材料的許用應(yīng)力。試按第三和第四強(qiáng)度理論校核其強(qiáng)度。
解:點(diǎn)的主應(yīng)力
,?,?
根據(jù)第三強(qiáng)度理論
根據(jù)第四強(qiáng)度理論
所以,炮筒強(qiáng)度滿足要求。
習(xí)題8-28已知鋼制薄圓筒容器的內(nèi)徑D=800mm,壁厚t=4mm,材料的許用應(yīng)力[σ]=120MPa,試按第四強(qiáng)度理論確定其許可內(nèi)壓p。
解:容器筒壁上任一點(diǎn)的單元體如圖8-37所示,其軸向應(yīng)力周向應(yīng)力,故其主應(yīng)力
根據(jù)第四強(qiáng)度理論
代入數(shù)據(jù),解得其許可內(nèi)壓
習(xí)題8-29有一鑄鐵構(gòu)件,其危險(xiǎn)點(diǎn)處的應(yīng)力狀態(tài)如圖8-38所示,已知材料的許用拉應(yīng)力[σL]=35MPa,許用壓應(yīng)力[σy]=120MPa,泊松比μ=0.3,試校核此構(gòu)件的強(qiáng)度。
圖8-38
解:在圖8-38所示單元體中,是主應(yīng)力,在xy平面內(nèi),
所以危險(xiǎn)點(diǎn)的主應(yīng)力
鑄鐵為脆性材料,應(yīng)采用第一或第二強(qiáng)度理論。按照第一強(qiáng)度理論
按照第二強(qiáng)度理論
所以,此鑄鐵構(gòu)件的強(qiáng)度滿足要求。
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