工程力学习题集(一)

工程力学习题集

刚体静力学基础

思 考 题

1.试说明下列式子的意义与区别。

（1）F1=F2 和F1=F2 （2）FR=F1+F2和FR=F1+F2

2.作用于刚体上大小相等、方向相同的两个力对刚体的作用是否等效？ 3.二力平衡公理和作用与反作用定律中，作用于物体上的二力都是等值、反向、共线,其区别在哪里？ 4.判断下列说法是否正确。

（1）物体相对于地球静止时，物体一定平衡；物体相对于地球运动时，则物体一定不平衡。

（2）桌子压地板，地板以反作用力支撑桌子，二力大小相等、方向相反且共线，所以桌子平衡。

（3）合力一定比分力大。

（4）二力杆是指两端用铰链连接的直杆。 5.平面中的力矩与力偶矩有什么异同？

习 题

1.画出下列物体的受力图。未画重力的物体的重量均不计，所有接触处都为光滑接触。

题1 图

2.画下列各指定物体受力图。未画重力的物体重量均不计，所有接触处的摩擦均不计。

题2图

3.图示一排水孔闸门的计算简图。闸门重为FG，作用于其它重心C。F为闸门所受的总水压力，FT为启门力。试画出：

（1）FT不够大，未能启动闸门时，闸门的受力图。

题3图

（2）力FT刚好将闸门启动时，闸门的受力图。

4.一重为FG1的起重机停放在两跨梁上，被起重物体重为FG2。试分别画出起重机、梁AC和CD的受力图。梁的自重不计。

题4图

5.计算下列图中力F对O点之矩。

题5图

6.挡土墙如图所示，已知单位长墙重FG=95KN。墙背土压力F=66.7KN。试计算各力对前趾点A的力矩，并判断墙是否会倾倒。图中尺寸以米计。

题6图

平面力系

思 考 题

1.一个平面力系是否总可用一个力来平衡？是否总可用适当的两个力来平衡？为什么？

2.图示分别作用一平面上A、B、C、D四点的四个力F1、F2、F3、F4，这四个画出的力多边形刚好首尾相接。问：

（1） 此力系是否平衡？

（2） 此力系简化的结果是什么？

思1图 思2图

3.如图所示，如选取的坐标系的y轴不与各力平行，则平面平行力系的平衡方程是否可写出∑Fx＝0，∑Fy＝0和∑m0＝0三个独立的平衡方程？为什么？ 4.重物FG置于水平面上，受力如图，是拉还是推省力？若

，摩擦系

数为0.25，试求在物体将要滑动的临界状态下，F1与F2的大小相差多少？

思3图 思4图

习 题

1.已知F1＝100N，F2＝150N，F3＝F4＝200N，各力的方向如图所示。试分别求出各力在x轴和y轴上的投影。

5.刚性梁AB用两根钢杆AC和BD悬挂着，受力如图所示。已知钢杆AC和BD的直径分别为d1=25mm和d2=18mm，钢的许用应力[σ]=170MPa，弹性模量E=2.0×105MPa，试校核钢杆的强度，并计算钢杆的变形

、

。

题5图

6.钢的弹性模量Eg=0.2×106MPa，混凝土的弹性模量Eh=28×103MPa，一钢杆和一混凝土杆同时受轴向压力作用：（1）当两杆应力相等时，混凝土的应变εh为钢的应变εg的多少倍？（2）当两杆的应变相等时，钢杆的应力σg为混凝土杆的应力σh多少倍？（3）当εg=εh=0.001时，两杆的应力各为多少？

7.悬挂托架如图所示。BC杆直径ｄ＝30ｍｍ，E=2.1×10MPa,为了测量起吊重量Q，可以在起吊过程中测量BC杆的应变。若ε＝390×10，试求Ｑ＝？

题7图

8.钢拉杆受力F=40kN。若拉杆的许用应力[σ]=100MPa，横截面为矩形，并且b=2a，试确定a、b尺寸。

题8图

9.图示起重机的BC杆由钢丝绳AB拉住，钢丝绳直径d=26mm，[σ]=162MPa，试问起重机的最大起重量FG为多少？

题9图

10.一根承受轴向拉力的钢筋，原设计采用的材料为A5钢，其直径d=20mm。今因仓库里缺乏该种材料，拟改用A3钢的钢筋；库存A3钢钢筋的直径有ф=16mm、19mm、20mm、22mm、25mm可供选择。已知A3钢的屈服极限σs=240MPa，A5钢的屈服极限σS=280MPa。在安全系数相同的要求下，试选择A3钢钢筋的合适直 11.一矩形截面木杆，两端的截面被圆孔削弱，中间的截面被两个切口减弱，如图所示。试验算在承受拉力F=70kN时，杆是否安全，已知[σ]=7MPa。

题11图

20.在厚度t=5mm的薄钢板上，冲出一个如图示形状的孔，钢板的极限剪应力=320MPa，求冲床所需的冲力F。

题12图

13.试校核图示联接销钉的剪切强度。已知F=100kN，销钉直径d=30mm，材料的许用应力[τ]=60MPa。若强度不够，选择多大直径的销钉？

题13图

扭转、剪切变形

思 考 题

1.若直径和长度相同，而材料不同的两根轴，在相同的扭矩作用下，它们的最大剪应力是否相同？扭转角是否相同？

2.阶梯轴的最大扭转剪应力是否一定发生在最大扭矩所在的截面上，为什么？

3.图示圆形截面，z、y为形心主轴，试问A-A线以上面积和以下面积对z轴的面积矩有何关系？

思1图

4.图示直径为D的半圆，已知它对z轴的惯性矩,则对z1轴的

惯性矩为为什么？

以上计算是否正确？

思4图

5.为什么说图形的对称轴一定是形心主轴？

6.图示矩形截面，z、y轴为正交形心轴，若已知IZ、Iy及Izy，试求截面对z1轴的惯性矩。

思6图 习 题

1.圆轴直径d = 100mm，长l = 1m，两端作用外力偶m= 14kN·m，材料的剪切弹性模量G = 80GPa，试求：（1）图示截面上A、B、C三点处的剪应力及方向。（2）最大剪应力τmax 。

题1图

2.空心圆轴外径D = 80 mm，内径d = 62 mm，两端承受扭矩mx = 1kN·m的作用，试求：

（1）最大剪应力和最小剪应力。（2）在（b）图上绘横截面上剪应力的分布图。

3.一钢轴长l = 1m，承受扭矩mx = 18 kN·m的作用，材料的容许剪应力[τ]= 40 MPa，试按强度条件确定圆轴的直径d 。

题5图

6.一根由No.22b工字钢制成的外伸梁，承受均布荷载如图所示。已知l=6m,若要使梁在支座A、B处和跨中C截面上的最大正应力都为σ=170MPa,问悬臂的长度a和荷载的集度q各等于多少？

题6图

7.一钢梁的荷载如图所示，材料的许用应力[σ]=150MPa,试选择型钢号码：（1）一个工字钢（2）二个槽钢。

题7图

8.20a号工字钢梁如图所示，若材料的许用应力[σ]=160MPa，试求许可荷载F。

题8图

9.图示外伸梁由铸铁制成，横截面为槽形。该梁AB承受均布荷载q=10kN/m,D处受集中力F=20kN,横截面对中性轴的惯性矩IZ=40×106mm4,

y1=60mm ,y2=140mm,材料的许用拉应力

校核此梁的强度。

=35MPa, 许用压应力=140MPa。试

题9图

10.一矩形截面的木梁其截面尺寸及荷载如图所示，已知q=1.5kN/m,许用应力［σ］=10MPa,许用剪应力[τ]=2MPa,试校核梁的正应力强度和剪应力强度。

题10图

11.一工字形钢梁承受荷载如图所示，已知钢材的许用应力［σ］＝160MPa,许用剪应力[τ]=100MPa。试选择工字钢的型号。

题11图

12.一矩形截面木梁受力如图所示，已知F=15kN,a=0.8m,木材的许用应力[σ]=10MPa,设梁横截面的高宽比h/b=3/2,试选择梁的截面尺寸。

题12图

13.两个16a槽钢组成的外伸梁受荷载如图所示。已知 =2m，钢材弯曲许用应力[σ]=140Mpa，试求此梁所能承受的最大荷载F。

题13图

14.用叠加法求图示各梁指定截面的挠度和转角。各梁EI为常数。

题14图

15.一简支梁用No.20b工字钢制成，已知F=10kN,q=4kN/m, 弹性模量E=200GPa,

。试校核梁的刚度。

,材料的

题15图

16.图示工字钢简支梁，已知q=4kN/m,m=4kN.m,号。

,E=200GPa,[σ]=160MPa,

。试选择工字钢型

题16图

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