爱华网材料力学第五版课后答案孙训芳
[习题2-2]一打入基地内的木桩如图所示，杆轴单位长度的摩擦力f=kx**2，试做木桩的后力图。
解：由题意可得：
l?01fdx?F,有kl3?F,k?3F/l33 l
0FN(x1)??3Fx2/l3dx?F(x1/l)3
[习题2-3] 石砌桥墩的墩身高l?10m，其横截面面尺寸如图所示。荷载F?1000kN，材料的密度??2.35kg/m，试求墩身底部横截面上的压应力。 3
解：墩身底面的轴力为：
N??(F?G)??F?Al?g 2-3图
??1000?(3?2?3.14?12)?10?2.35?9.8??3104.942(kN)
墩身底面积：A?(3?2?3.14?1)?9.14(m)
因为墩为轴向压缩构件，所以其底面上的正应力均匀分布。 22
??N?3104.942kN???339.71kPa??0.34MPa2A9.14m
[习题2-7] 图示圆锥形杆受轴向拉力作用，试求杆的伸长。
2-7图
解：取长度为dx截离体（微元体）。则微元体的伸长量为：
d(?l)?lFdxFFldxdx?? ，?l?? 00EA(x)EA(
x)EA(x)
r?r1r?rd?d1dx?，r?21?x?r1?2x?1， r2?r1ll2l2
d?d?d1dd?d1?d?d1A(x)???2x?1????u2，d(2x?1)?du?2dx 2?2l22l?2l2
2l
d?ddx2ldu2l?2
21du??(?2) dx?du，A(x)?(d1?d2)d2?d1??uu
因此， ?l??l
0lFFldx2Fldudx???(?) EA(x)E0A(x)?E(d1?d2)?0u2
??l??2Fl2Fl1?1????? ??d?E(d1?d2)?u?0?E(d1?d2)?d2?d1x?1??2??2l?0l
???2Fl11???? ?d1d1??E(d1?d2)?d2?d1l??22??2l?
??22Fl2?4Fl?? ??E(d1?d2)?dd?Edd1??212
[习题2-10] 受轴向拉力F作用的箱形薄壁杆如图所示。已知该材料的弹性常数为E,?，试求C与D两点间的距离改变量?CD。 解：????????'F/A?F
??EEA
22 ' 式中，A?(a??)?(a??)?4a?，故：???F? 4Ea?
?aF?F?'， ?a?a?a?? ??'??a4Ea?4E?
a'?a?F?223a)?(a)?a ，CD?(2
124E?
a' 12223C'D'?(2
a')?(a')?
?(CD)?C'D'?CD?'F?F? (a?a)?????1.003?12124E?4E?
[习题2-11] 图示结构中，AB为水平放置的刚性杆，杆1，2，3材料相同，其弹性模量E?210GPa，已知l?1m，A1?A2?100mm2，A3?150mm2，F?20kN。试求C点的水平位移和铅垂位移。
2-11图
解：（1）求各杆的轴力
以AB杆为研究对象，其受力图如图所示。
因为AB平衡，所以
?X?0，Nocos45?0，N3?0 3
由对称性可知，?CH?0，N1?N2?0.5F?0.5?20?10(kN)
（2）求C点的水平位移与铅垂位移。
A点的铅垂位移：?l1?N1l10000N?1000mm??0.476mm 22EA1210000N/mm?100mm
N2l10000N?1000mm??0.476mm EA2210000N/mm2?100mm2 B点的铅垂位移： ?l2?
1、2、3杆的变形协（谐）调的情况如图所示。由1、2、3杆的变形协（谐）调条件，并且考虑到AB为刚性杆，可以得到
C点的水平位移：?CH??AH??BH??l1?tan45?0.476(mm)
C点的铅垂位移：?
C??l1?0.476(mm) o
[习题2-12] 图示实心圆杆AB和AC在A点以铰相连接，在A点作用有铅垂向下的力F?35kN。已知杆AB和AC的直径分别为d1?12mm和d2?15mm，钢的弹性模量E?210GPa。试求A点在铅垂方向的位移。
解：（1）求AB、AC杆的轴力
以节点A为研究对象，其受力图如图所示。
由平衡条件得出：
?X?0：N
?Y?0：NACsin30o?NABsin45o?0 NAC? AC2NAB………………………(a) cos30o?NABcos45o?35?0
3NAC?2NAB?70………………(b)
(a) (b)联立解得：
NAB?N1?18.117kN；NAC?N2?25.621kN
（2）由变形能原理求A点的铅垂方向的位移
2N12l1N2l21? F?A? 22EA12EA2
2l21N12l1N2?) ?A?(FEA1EA2
式中，l1?1000/sin45?1414(mm)；l2?800/sin30?1600(mm)
A1?0.25?3.14?12?113mm；A2?0.25?3.14?15?177mm 2222oo
1181172?1414256212?1600(?)?1.366(mm) 故：?A?35000210000?113210000?177
[习题2-13] 图示A和B两点之间原有水平方向的一根直径d?1mm的钢丝，在钢丝的中点C加一竖向荷载F。已知钢丝产生的线应变为??0.0035，其材料的弹性模量E?210GPa， 钢丝的自重不计。试求：
（1）钢丝横截面上的应力（假设钢丝经过冷拉，在断裂前可认为符合胡克定律）；
（2）钢丝在C点下降的距离?；
（3）荷载F的值。
解：（1）求钢丝横截面上的应力
??E??210000?0.0035?735(MPa)
（2）求钢丝在C点下降的距离?
?l?Nll2000????735??7(mm)。其中，AC和BC各3.5mm。
EAE210000
百度搜索“爱华网”,专业资料、生活学习,尽在爱华网!
