中石油华东12春《工程力学》作业复习题
《工程力学》课程练习题适用层次 本科、专科 适应专业 油气储运工程 使用学期 2010秋
自学学时 116 面授学时 40 实验学时 0
使用教材 教材名称 工程力学(静力学) 侯密山
材料力学(Ⅰ) 吕英民
编 者 侯密山，吕英民
出 版 社 石油大学大出版社
练习题 1.气动夹具简图如图所示。气缸固定在工作台上，设活塞受到的向下总压力为P。连杆AB、BC、AD、DE均为铰链连接，B、D为两个滚轮，杆和轮的重量均略去不计，且所有接触均光滑。画出各构件的受力图。
练习题 2.起重机架ABC在铰链A处装有滑轮，由绞车D引出的钢索经过滑轮A起吊重物。重物的重量W=20kN。试求杆AB、AC所受的力，如图所示。
3.平衡桁架的尺寸和受力如图所示。试求1、2、3、4杆所受的力。
4.锻锤在工作时，如果工作位置偏心，工件对锤头的反作用力将使锤头发生偏斜，从而对导轨产生很大的压力，致使导轨加速磨损，并将影响锻件的精度。若已知锤头对工件的打击力P=1000kN,偏心矩e=20mm，锤头高度h=200mm，试求锤头施加于两侧导轨的压力各为多大，如图所示。
练习题 5.回转式起重机简图如图所示。其中结构ABC可绕AB轴转动。起重机重量W=3.5kN，重心在D处，在C处吊有重物，其重量Q=10kN。试求轴承A和止推轴承B处的约束力。
6.图中所示之三支架尺寸相同，已知载荷P。求固定端A处的约束力。
7.图中桁架结构在C、D、E、F、H处均为铰接。已知P1=60kN，P2=40kN，P3=70kN，各部分的尺寸示于图中。求各杆所受的力。
练习题 8.胶带轮传动轴如图所示，大皮带轮的直径D1=360mm，小皮带轮的直径D2=300mm。试求两轴承处的约束力以及轴所传递的力偶矩m。
练习题 9.图所示由两种材料组成的圆杆，直径d=40mm，杆的总伸长△l=0.126mm。钢和铜的弹性模量分别为E钢=210GPa，E铜=100GPa。试求载荷P及在P力作用下杆内的σmax。
10.蒸汽机的气缸如图所示。气缸内经D=560mm，内压强p=2.5MPa，活塞杆直径d=100mm。所有材料的屈服极限σs=300MPa。
（1）试求活塞杆的正应力及工作安全系数。
（2）若连接气缸和气缸盖的螺栓直径为30mm，其许用应力[σ]=60MPa，求连接每个气缸盖所需的螺栓数。
11.两钢杆如图a和b所示，已知截面积A1=1×102mm2，A2=2×102mm2。试求当温度升高30℃时，各杆横截面上的最大正应力。
练习题 12.冲床的最大冲压力为400kN，冲头材料的[σ]=440MPa，被冲剪钢板的τmu=360MPa，如图所示。求在最大冲压力作用下所能冲剪的圆孔的最小直径dmin，以及这时所能冲剪的钢板的最大厚度tmax。
13.销钉式安全联轴器如图所示，当传递的力偶矩超过规定数值时，机构因销钉剪断而自动停机。若允许传递的最大扭转力偶矩T=300N?m，销钉之τmu=140MPa，轴的直径D=30mm，为保证机构不致超载，试设计销钉的直径d。
练习题 14.绘制图所示各杆的扭矩图。
15.钢质实心轴和铝制空心轴（内外径比值α=0.6）的横截面面积相等。[τ]钢=80MPa，[τ]铝=50MPa，若仅从强度条件考虑，哪一根轴能承受较大的扭矩？
16.如图所示，已知钻杆的外径D=60mm，内径d=50mm，功率Np=10马力，转速n=180r/min，钻杆入土深度l=40m，G=80GPa，[τ]=40MPa。假设土壤对钻杆的阻力矩 沿长度均匀分布，试求：
（1）单位长度上土壤对钻杆的阻力矩 ；
（2）作钻杆的扭矩图，并进行强度校核；
（3）AB两截面的相对扭转角。
练习题 17.简支梁如图所示。试求I-I截面上A、B两点处的正应力，并画出该截面上的正应力分布图。
18.发生平面弯曲的槽形截面（No25a）简支梁如图所示。在横放和竖放两种情况下，
（a）比较许用弯曲力偶矩m0的大小，已知[σ]=160MPa；
（b）绘出危险截面上的正应力分布图。
19.图a和b所示为两根悬臂梁。 a梁由两层等厚度的梁自由叠合；b梁由两层等厚度的梁用螺栓紧固成一体。两梁的载荷、跨度、截面尺寸均一样。试求两梁的σmax之比。
练习题 20.说明什么是梁的挠度和转角以及它们之间的关系。
21.简化后的电机轴受力及尺寸如图所示。E=200GPa，定子与转子间的空隙δ=0.35mm，试校核该轴的刚度。
22.试判别图所示各梁是否静不定梁，并判定静不定梁的静不定次数。
23.如图所示，梁AB和CD的长度均为l，并有相同的抗弯刚度EIZ。CD为简支梁，AB梁的A端固定，加载前两梁在中点接触。试求B点的挠度。
练习题 24.用解析法确定图示应力状态中的
（1） 主应力；
（2） 主平面位置及主应力方向（用微元表示承受主应力的应力状态）；
（3） 微元内的最大剪应力；
（4） 用应力圆校核所得结果是否正确。
25.N028a普通热轧工字钢简支架如图所示，今由贴在中性层上某点K处、与轴线夹45°角方向上的应变片测得ε45°=-260×10-6，已知钢材的E=210GPa，μ=0.28。求作用在梁上的载荷P。
26.圆柱形锅炉的受力情况及截面尺寸如图所示。锅炉的自重为600kN，可简化为均布载荷，其集度为q；锅炉内的压强p=3.4MPa。已知材料为20锅炉钢，σs=200MPa，规定安全系数n=2，试校核锅炉壁的强度。
练习题 27.承受偏心拉力的矩形截面杆如图所示。今用实验法测得杆左右两侧的纵向应变ε1和ε2。证明偏心距e与ε1、ε2之间满足下列关系：
28.矩形截面的铝合金杆承受偏心压力如图所示。若杆侧面上A点处的纵向应变 500×10-6，材料的弹性模量E=70GPa，许用应力[σ]=100MPa，试求偏心压力P，并校核此杆的强度。
29.等截面钢轴如图所示。轴材料的许用应力[σ]=60MPa。若轴传递功率N=2.5公制马力，转速n=12r/min，试按最大剪应力理论确定轴的直径。
练习题 30.图示四根压杆的材料及横截面（直径为d的圆截面）均相同，试判断哪根最容易失稳，哪根最不容易失稳。
31.三根圆截面压杆的直径均为d=160mm，材料均为A3钢，E=200GPa，σs=240MPa。已知杆两端均为铰支，长度分别为 、 、 ，且 =2 =4 =5m。试求各杆的临界力。
32.图示蒸汽机车摇杆的横截面为工字形，材料为A3钢，σs=235MPa，杆所受的最大压力为465kN。摇杆在运动平面（x-y平面）内弯曲时，两端可视为铰支，而在与运动平面相垂直的平面（x-z平面）内弯曲时，两端可视为固定。试确定摇杆的工作安全系数。
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