2018年中南大学资源与安全工程学院934工程力学之材料力学考研仿真模拟五套题
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一、计算题
1． 弯曲刚度为EI 的刚架ABCD ，A 端固定，D 端装有滑轮，可沿刚性水平面滑动，其摩擦因数为f ，在刚架的结点C 处作用有水平集中力F ，如图所示。试求刚架的弯矩图。
图
【答案】解除D 端约束，
代之以竖直方向上的支反力
，得其基本静定系统，如图所示
及其由此引起的水平方向上的摩擦力
可得协调方程:
D 点在竖直方向上的位移为零，即其中，根据叠加原理可得: 在F 力作用下引起的位移在
作用下引起的位移
作用下引起的位移
在摩擦力
将以上各式代入协调方程，可得:
解得
则该钢架的弯矩图如下图所示。
图
2． 图所示矩形截面的细长压杆，其约束情况为下端在xy 和xz 平面内均为固定，上端在xy 平面内视为固定端，在xz 平面内可视为自由端。试求b 和h 的合理比值。
图
【答案】（l ）在xz 平面内失稳时，一端固定，一端自由，故
，中性轴为y 轴，则
，
（2）在xy 平面内失稳时，两端固定，知
，中性轴为z 轴，则
，故
（3）要使设计是最合理的，需满足压杆在两个平面内的稳定性相同，即得:
:
3． 如图1所示，一内半径为r ，厚度为均匀分布的压力p ，试求:
（l ）由内压力引起的圆环径向截面上的应力; （2）由内压力引起的圆环半径的伸长。
，宽度为b 的薄壁圆环。在圆环的内表面承受
图1
【答案】（l ）如图2所示，将圆环沿直径切开，取下半部分进行分析。 根据平衡条件可得:
其中，圆环横截面上的内力可近似认为沿壁厚方向均匀分布，即代入式①积分可得:
。
。
由内压力引起的圆环径向截面上的应力
图2
（2）根据胡克定律
可得，由内压引起的圆环径向伸长量