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一、计算题

1． 一铸铁梁如图1所示。己知材料的拉伸强度极限。试求梁的安全因数。

，压缩强度极限

图1

【答案】（l ）确定截面形心位置

因为，中性轴距上、下边缘的距离为：

截面对中性轴的惯性矩:

（2）根据平衡条件求得两支反力:

作梁的弯矩图，如图2所示。

图2

（3）①C 截面，上边缘有最大压应力:

下边缘，有最大拉应力:

②B 截面，上边缘有最大拉应力:

下边缘，有最大压应力:

③综上，并根据梁许用应力的定义可得安全系数:

故最小安全因数n=3.70。

2． 矩形截面木擦条的跨度l=4m，荷载及截面尺寸如图1所示，木材为杉木，

弯曲许用正应力

MPa ，E=9 GPa，许可挠度

。试校核擦条的强度和刚度。

图1

【答案】建立如图2所示坐标系，并将载荷q 沿x 轴和y 轴向分解，则:

且横截面对x 轴、y 轴的惯性矩和抗弯截面系数分别为:

分析可知危险截面位于梁跨中截面，该截面上的最大弯矩:

（1）强度校核 跨中截面最大正应力:

因此，该木檀条满足强度要求。

（2）刚度校核 梁在

单独作用下的最大挠度均发生在跨中截面，分别为:

则总的挠度:

因此，该木檀条满足刚度要求。

3． 一水平放置的等截面圆杆AB ，其轴线为1/4圆弧，圆弧的半径R=60cm，圆杆在自由端A 承受铅垂载荷F=l.5kN，如图（a ）所示。圆杆材料的许用应力泊松比=0.3。试求圆杆的直径及自由端A 的铅垂位移。

，弹性模量E=210Gpa，

图

【答案】（l ）受力分析

取任一横截面如图（b ）所示，其内力分量为

显然，危险截面为固定端截面B ，其内力分量为

危险点位于危险截面B 的上、下边缘处。对于圆截面在扭弯组合变形下，由第三强度理论可得强度条件为