工程力学习题集

(1)把各力平移至O点,由式(2-10)、(2-11)、(2-12)求主矢的大小和方向; (2)由式(2-14)、(2-15)求主矩的大小和转向; (3)主矢和主矩垂直,可由式(2-8)求合力作用线到简化中心O的距离,并图示此合力。 思路二:

(1)由式(2-16)求平行力系合力的大小;

(2)由式(2-17)求平行力系合力的作用点坐标。

答案:FR=20N,沿z轴正向,过作用点(60mm,32.5mm)

2-6(a)试求下列图形的形心。图中的长度单位为cm 。

解题思路:

(1)设直角坐标系,把其中一根坐标轴设在图形的对称轴上; (2)把图形分割成两个矩形,由式(2-20)求其重心坐标。 答案:yc=24cm

2-6(b)试求下列图形的形心。图中的长度单位为cm 。

解题思路:

(1)设直角坐标系,把其中一根坐标轴设在图形的对称轴上; (2)把图形分割成三个矩形,由式(2-20)求其重心坐标。 答案:xc=11cm

第三章

3-1(a)梁受荷载如图示,试求支座A、B的约束力。

解题思路:

(1)画出AB梁的受力图,B支座只有一个约束力,A支座可按“三力平衡汇交定理”画一

个约束力,也可画两个相互垂直的约束分力; (2)由式(3-4)或(3-1)求支座A、B的约束力。 答案:FAx=32F /4(?) ,FAy=2F /4(?) ,FNB=F /2( ?) 3-1(b)梁受荷载如图示,试求支座A、B的约束力。

解题思路:

(1)画出AB梁的受力图,B支座只有一个约束力,A支座有两个相互垂直的约束分力; (2)由式(3-1)求支座A、B的约束力。

答案:FAx=0 ,FAy=5qa /4-F /2-m /2a ,FNB=-qa /4+3F /2+m /2a

3-2(a)结构受荷载如图示,试求A、B、C处的约束力。

解题思路:

(1)分析BC部分的受力,画受力图; (2)由式(3-1)求支座B、C的约束力;

(3)分析AB部分的受力,画受力图,注意固定端A处有两个约束力和一个约束力偶; (4)由式(3-1)求支座A的约束力。

答案:FAx=qa tan? /8(?) ,FAy=7qa /8(?) ,MA=3qa2 /4 ,

FNC=qa /8cos? ,FBx=qa tan? /8 ,FBy=3qa /8

3-3如图所示的压路机碾子重为20 kN ,半径R=40 cm 。如用一通过其中心O的水平力

F将碾子拉过高h=8cm 的石坎,试求此水平力的大小。不计摩擦。又问:力F的方向如何,才能最省力?

解题思路:

(1)画出碾子的受力图,依题意,A点的约束力为零;

(2)由式(3-4)求水平力的大小;

(3)画出力的三角形,依题意,力F与OB线垂直时最省力。 答案:F=15 kN ,Fmin=12 kN ,方向于OB垂直

3-4 图示结构由AB、BC、CD、CE四杆铰接而成,已知力F1处于铅垂方向,力F2沿水平

方向。试求杆CE所受的力。

解题思路:

(1)AB、BC、CD、CE四杆均为二力杆; (2)取B铰为研究对象,画受力图; (3)由式(3-4)求杆BC的受力; (4)取C铰为研究对象,画受力图; (5)由式(3-4)求杆CE的受力。 答案:FCE?F2F1?

2cos?2sin?

3-6在图示结构中,各构件的自重略去不计,在构件AB上作用一矩为Me的力偶。试求A和C支座的约束力。

解题思路:

(1)BC为二力杆;

(2)取AB为研究对象,由式(3-4)求A、B支座约束力。 答案:FNA?FNC?m 22a

3-7由直角曲杆ABC,DE ,直杆CD及滑轮组成的结构如图示,杆AB上作用有水平均布荷载q ,在D处作用一铅垂力F,在滑轮上悬吊一重为G的重物,滑轮的半径r=a ,且G

=2F ,CO=OD,不计各构件的重量。试求支座E及固定端A的约束力。

解题思路:

(1)DE为二力杆,取CD杆连同滑轮为研究对象,由式(3-1)求D、C支座的约束力; (2)取ABC为研究对象,由式(3-1)求A支座的约束力和约束力偶。 答案:FNE=2F ,FAx=F-6qa ,FAy=2F(?) ,MA=5F a+18 qa2

3-9图示6根杆支撑一水平板,在板角处受铅垂力F作用,不计杆和板的重量,试求各杆

的内力。

解题思路:

(1)6根杆均为二力杆,用空间力系中对轴之矩求解比较方便; (2)对力F作用线取矩,可求出杆2受力为零; (3)对杆3轴线取矩,可求出杆4受力为零; (4)如此类推。

答案:F1=F5=-F,F3=F,F2=F4=F6=0

3-10水平传动轴如图所示。r 1=20 cm ,r2=25 cm ,a=b=50 cm ,c=100 cm ,C轮上的皮带是水平的,其拉力FT1=2Ft1=5 kN ,D轮上的皮带与铅垂线成角?=300。其拉力为FT2=2Ft2 。试求平衡时FT2和Ft2的值及轴承A和B的约束力。

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