材料力学--陈天富--第11章作业解答

11.10 题图11.10所示压杆的材料为Q235钢,E=210Gpa,在正视图(a)的平面内,两端为铰支,在俯视图(b)的平面内,两端认为固定,是求此杆的临界力。

解:

(a)两端铰支时,故取μ=1

故:Pcr1 =

πE⋅I1

L

22

其中I1=

bh

3

12

-74

=7.2⨯10m

得:Pcr1 =259kN (b)两端固定时,取μ=0.5

又有:Pcr2=

4πE⋅I2

L

2

其中I2=

hb

3

12

=3.2⨯10-7m4

得:Pcr2= 460kN

综上此杆的临界力为259kN

11.15某厂自制的简易起重机如图11.15所示,其压杆BD为20号槽钢,材料为Q235钢。起重机的最大起重量是P=40kN。若规定的稳定安全系数为nst=5,试校核BD杆的稳定性。

解:1,计算柔度

在xoy平面和xoz平面压杆的约束情况不同,见下图

(1) 在xoy平面内,压杆视为两端铰支,故长度系数μ=1

查表可知:ix=2.09cm

1.5

有:λx=

μlix

=-2=82.8 2.09⨯10

(2) 在xoz平面内,压杆视为两端固定,故长度系数μ=0.5

查表知:iy=7.64cm

有:λy=

μliy

=

0.5⨯

-2

7.64⨯10

=11.4

故在xoy平面内,为中柔度杆,按照直线公式计算临界应力,查表得:a=304Mpa,b=1.12Mpa。于是

σcr=a-bλ=304Mpa-1.12Mpa⨯82.8=211Mpa 在xoz平面内,为小柔度杆,有:σcr=σs=235Mpa 2,校核稳定性

在P的作用下,知杆BD受压应力PBD= A=32.83cm

8

PBD

==32.5Mpa -4

A32.83⨯10m

⨯4⨯10N

4

83

P

。查表知横截面积

故:σBD=

安全系数:取σcr=211Mpa

n=

σcrσ

=6.5>5

所以该杆稳定性方面是安全的

11.21 题图11.21所示结构,AB为圆截面,直径d=80mm;BC为正方形截面,边长a=70mm;材料均为Q235钢,E=210Gpa,L=3m;稳定安全系数nst=2.5,试求结构的许可压力P。

解:1,计算柔度

(1) AB段杆为圆截面,视为一端固定,一端铰支,故取μ=0.7

i其中:

z1=

=

=

=

d4

μl0.7⨯4.5故:

λ1=

i=

z1

80⨯10

-3

=157.5

4

(2) BC段杆为正方形截面,视为两端铰支,故取μ=1

其中:iz2

=

=

=a

μl故:

λ2=

i=

3za

=148

2

杆AB,BC均为大柔度杆。

(3) 取λ=157.5

∴σcr=

πE

λ

2

2

=83.5Mpa

又nst=2.5知:

σ

σcrnst

=33.4Mpa

那么由P

所以该杆就稳定性方面的许可应力为168kN

11.10 题图11.10所示压杆的材料为Q235钢,E=210Gpa,在正视图(a)的平面内,两端为铰支,在俯视图(b)的平面内,两端认为固定,是求此杆的临界力。

解:

(a)两端铰支时,故取μ=1

故:Pcr1 =

πE⋅I1

L

22

其中I1=

bh

3

12

-74

=7.2⨯10m

得:Pcr1 =259kN (b)两端固定时,取μ=0.5

又有:Pcr2=

4πE⋅I2

L

2

其中I2=

hb

3

12

=3.2⨯10-7m4

得:Pcr2= 460kN

综上此杆的临界力为259kN

11.15某厂自制的简易起重机如图11.15所示,其压杆BD为20号槽钢,材料为Q235钢。起重机的最大起重量是P=40kN。若规定的稳定安全系数为nst=5,试校核BD杆的稳定性。

解:1,计算柔度

在xoy平面和xoz平面压杆的约束情况不同,见下图

(1) 在xoy平面内,压杆视为两端铰支,故长度系数μ=1

查表可知:ix=2.09cm

1.5

有:λx=

μlix

=-2=82.8 2.09⨯10

(2) 在xoz平面内,压杆视为两端固定,故长度系数μ=0.5

查表知:iy=7.64cm

有:λy=

μliy

=

0.5⨯

-2

7.64⨯10

=11.4

故在xoy平面内,为中柔度杆,按照直线公式计算临界应力,查表得:a=304Mpa,b=1.12Mpa。于是

σcr=a-bλ=304Mpa-1.12Mpa⨯82.8=211Mpa 在xoz平面内,为小柔度杆,有:σcr=σs=235Mpa 2,校核稳定性

在P的作用下,知杆BD受压应力PBD= A=32.83cm

8

PBD

==32.5Mpa -4

A32.83⨯10m

⨯4⨯10N

4

83

P

。查表知横截面积

故:σBD=

安全系数:取σcr=211Mpa

n=

σcrσ

=6.5>5

所以该杆稳定性方面是安全的

11.21 题图11.21所示结构,AB为圆截面,直径d=80mm;BC为正方形截面,边长a=70mm;材料均为Q235钢,E=210Gpa,L=3m;稳定安全系数nst=2.5,试求结构的许可压力P。

解:1,计算柔度

(1) AB段杆为圆截面,视为一端固定,一端铰支,故取μ=0.7

i其中:

z1=

=

=

=

d4

μl0.7⨯4.5故:

λ1=

i=

z1

80⨯10

-3

=157.5

4

(2) BC段杆为正方形截面,视为两端铰支,故取μ=1

其中:iz2

=

=

=a

μl故:

λ2=

i=

3za

=148

2

杆AB,BC均为大柔度杆。

(3) 取λ=157.5

∴σcr=

πE

λ

2

2

=83.5Mpa

又nst=2.5知:

σ

σcrnst

=33.4Mpa

那么由P

所以该杆就稳定性方面的许可应力为168kN


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