复合材料结构力学作业
复合材料力学上机作业余松140425
复合材料力学上机作业（2017年秋季）班级力学141学生姓名余松学号*****成绩河北工业大学机械学院2017年12月4日作业1 题目：单向板刚度及柔度的计算1、已知单层板材料工程常数1E ，2E ，12G ，计算柔度矩阵[S ]和刚度矩阵[Q ]。
（玻璃/环氧树脂单层板材料的M Pa 1090.341⨯=E ，M Pa 1030.142⨯=E ，M Pa 1042.0412⨯=G ，25.021=μ）2、已知单层板材料工程常数1E ，2E ，12G ，21μ及θ，计算柔度矩阵][S 和刚度矩阵][Q 。
（M Pa 1090.341⨯=E ，M Pa 1030.142⨯=E ，M Pa 1042.0412⨯=G ，25.021=μ，︒=30θ）1.maple 源程序 > restart;> S := <<1/E[1]|-mu[21]/E[2]| 0>, <-mu[21]/E[2]|1/E[2]|0)>,<(0| 0| 1/G[12]>>; > S := evalf(subs(E[1] = 0.390e5, E[2] = 0.130e5, G[12] = 0.42e4, mu[21] = .25, S));>Q:=<<E[1]/(-mu[12]*mu[21]+1)|mu[21]*E[1]/(-mu[12]*mu[21]+1)|0>,<mu[21]*E[1]/(-mu[12]*mu[21]+1)|E[2]/(-mu[12]*mu[21]+1)|0>,<(0| 0|G[12]>>;> Q := evalf[7](subs(mu[12] = mu[21]*E[1]/E[2], E[1] = 0.390e5, E[2] = 0.130e5, G[12] = 0.42e4, mu[21] = .25, Q)); > restart; > with(linalg);> T[sigma] := <<cos(theta)^2|sin(theta)^2|2*sin(theta)*cos(theta>, <sin(theta)^2|cos(theta)^2| -2*sin(theta)*cos(theta>,<(-sin(theta)*cos(theta)|sin(theta)*cos(theta)|cos(theta)^2-sin(theta)^2>>;> T[sigma] := evalf(subs(theta = (1/6)*Pi, T[sigma]));>Q:=<<E[1]/(-mu[12]*mu[21]+1)|mu[21]*E[1]/(-mu[12]*mu[21]+1)|0>,<mu[21]*E[1]/(-mu[12]*mu[21]+1)|E[2]/(-mu[12]*mu[21]+1)|0>,<(0| 0|G[12]>>;> Q := evalf[7](subs(mu[12] = mu[21]*E[1]/E[2], E[1] = 0.390e5, E[2] = 0.130e5, G[12] = 0.42e4, mu[21] = .25, Q));>T[epsilon]:=<<cos(theta)^2|sin(theta)^2|sin(theta)*cos(theta>,<(sin(theta)^2|cos(theta)^2| -sin(theta)*cos(theta>,<-2*sin(theta)*cos(theta)|2*sin(theta)*cos(theta)|cos(theta)^2-sin(theta)^2>>;> T[epsilon] := evalf(subs(theta = (1/6)*Pi, T[epsilon])); > Q_ := inverse(T[sigma]) . Q . T[epsilon];> S := <<1/E[1]|-mu[21]/E[2]| 0>, <-mu[21]/E[2]|1/E[2]|0)>,<(0| 0| 1/G[12]>>; > S := evalf(subs(E[1] = 0.390e5, E[2] = 0.130e5, G[12] = 0.42e4, mu[21] = .25, S)); > S_ := inverse(T[epsilon]) . S . T[sigma];2. 计算结果 1题2题作业2 题目：单向板的应力、应变计算1、已知单层板的应力x σ、y σ、xy τ，工程常数1E ，2E ，12G ，21μ及θ，求x ε、y ε、xy γ；1σ、2σ、12τ；1ε、2ε、12γ。
结构力学 第三章 作业参考答案
B
M图(kN m)
（1） （2）
解： （1）求支座反力
∑M = 0 ∑F = 0
A y
取左边或者右边为隔离体，可得：
∑M ∑F
x
C
=0
⇒ FBx =
M h
（3） （4）
=0
最后容易做出结构的弯矩图。
3—18 试作图示刚架的 M 图。
C 0.8kN/m 0.5kN/m D E
14.625 4.225 12.8375
3—19 试作图示刚架的 M 图。
20kN
24 16
C
24
16
B FAx A FBy FAy
FBx
1m
2m
2m
2m
M图(kN m)
（1） （2） （3）
解：对整体：
∑M ∑F
y
A
=0
FBy × 4 + FBx ×1 = 20 × 2 FAy + FBy = 20 FAx − FBx = 0 FBx × 2 − FBy × 2 = 0
40kN m
10kN m M图(kN m)
32.5kN
20kN
20kN F(kN) S
解：求支座反力。取整体：
47.5kN
∑M ∑F
A
=0
FB × 8 − 20 ×10 − 10 ×10 × 3 − 40 = 0 FAy + FB − 10 ×10 − 20 = 0
然后即可做出弯矩图，利用弯矩图即可作出剪力图。
然后即可做出整个刚架的弯矩图。结点受力校核如下图。
D
qL 4 qL 2 qL 2
qL 4
qL 4
E
qL 2 qL 2
复合材料结构力学认识
复合材料结构力学认识复合材料是由两种或以上不同的物质通过其中一种适当的方式结合而成的材料，具有多种性能的综合优势。
复合材料的结构力学是研究复合材料在外力作用下的变形和破坏行为，了解复合材料的力学性能和设计合理的复合材料结构具有重要意义。
本文将从复合材料的基本组成、力学行为以及设计原则等方面对复合材料结构力学进行认识。
一、复合材料的基本组成和结构形式复合材料由基体和增强相组成。
基体是复合材料的主体，其功能是使增强相能够均匀地分布在整个材料中。
基体可以是金属、聚合物、陶瓷等，具有一定的韧性和抗冲击性能。
增强相是提高复合材料力学性能的关键，可以是纤维、颗粒、片层等形式。
增强相可以是碳纤维、玻璃纤维、陶瓷颗粒等，具有较高的强度和刚度。
复合材料的结构形式可以分为两类：层合结构和型材结构。
层合结构是由多层基本相同的薄板材料通过粘接在一起形成的，常见的有层合板材、层合筋板等。
型材结构是将复合材料加工成特定形状的截面，常见的有管材、型钢等。
二、复合材料的力学行为复合材料的力学行为取决于基体和增强相之间的相互作用以及组成和结构的特点。
基体和增强相的力学性质不同，其中增强相的强度和刚度较高，而基体的韧性较好。
在受力情况下，基体和增强相之间会产生应力传递和应力转移现象。
复合材料的力学行为主要包括弹性行为、塑性行为、断裂行为等。
复合材料的弹性模量和强度通常低于增强相，而韧性则由基体决定。
复合材料具有方向性，力学性能随着不同方向的变化而变化。
通过正交叠层层合结构可以提高复合材料的韧性和抗疲劳性能。
三、复合材料结构设计原则在层合结构中，为了保证应力的平衡，通常采用对称结构和等厚度的层面分布。
增加层数可以提高复合材料的强度，但也会增加材料的重量和成本。
通过选择合适的增强相定向和布局，可以最大限度地发挥材料的力学性能。
在应用中，还需要考虑到复合材料的热膨胀系数和湿热性能等因素。
由于复合材料的热膨胀系数通常较低，与金属的匹配性较差，容易产生应力集中和失效。
结构力学习题集答案
结构力学习题集答案结构力学习题集答案结构力学是工程力学的一个重要分支，主要研究物体在受力作用下的变形和破坏行为。
学习结构力学需要掌握一定的理论知识，并通过解决一系列习题来加深对知识的理解和应用。
下面是一些典型的结构力学习题及其答案，供大家参考。
题目一：一根长为L，截面为矩形的梁，在两端受到相等的力F，求梁的弯曲半径。
解答一：根据梁的受力分析，可以得到梁上各点的弯矩M为-F*x，其中x为距离左端点的位置。
根据弯曲半径的定义R=M/σ，其中σ为截面上的应力，可以得到弯曲半径R=-F*x/σ。
由于梁的截面为矩形，应力σ=M/S，其中S为截面的面积，可以得到弯曲半径R=-F*x/(M/S)=-S*x/F。
由于梁的截面为矩形，面积S=b*h，其中b为矩形的宽度，h为矩形的高度，可以得到弯曲半径R=-b*h*x/F。
由于梁的长度为L，可以得到弯曲半径R=-b*h*L/F。
题目二：一根长为L，截面为圆形的梁，在两端受到相等的力F，求梁的最大弯曲应力。
解答二：根据梁的受力分析，可以得到梁上各点的弯矩M为-F*x，其中x为距离左端点的位置。
根据弯曲应力的定义σ=M/S，其中S为截面的面积，可以得到弯曲应力σ=-F*x/S。
由于梁的截面为圆形，面积S=π*r^2，其中r为圆的半径，可以得到弯曲应力σ=-F*x/(π*r^2)。
由于梁的长度为L，可以得到弯曲应力σ=-F*x/(π*r^2*L)。
题目三：一根长为L，截面为矩形的梁，在两端受到相等的力F，求梁的最大挠度。
解答三：根据梁的受力分析，可以得到梁上各点的弯矩M为-F*x，其中x为距离左端点的位置。
根据梁的挠度定义y=M/(E*I)，其中E为梁的弹性模量，I为梁的截面惯性矩，可以得到挠度y=-F*x/(E*I)。
由于梁的截面为矩形，惯性矩I=b*h^3/12，其中b为矩形的宽度，h为矩形的高度，可以得到挠度y=-F*x/(E*b*h^3/12)。
由于梁的长度为L，可以得到挠度y=-12*F*x/(E*b*h^3*L)。
复合材料及其结构的工程力学-课后习题
G12 GPa
98.07 38.60
8.83 8.27
5.20 4.14
试分别求应力分量为 1 =400Mpa， 2 =30Mpa， 12 =15Mpa 时的应变分量。
6. 一单层板受力情况， x = -3.5Mpa， y =7Mpa， xy = -1.4Mpa，该单层板弹性
别用最大应力理论、Tsai-Hill 强度理论和 Tsai-Wu 强度理论校核该单层的强度。
9. 有一单向板，其强度特性为 X t =500Mpa, X c =350Mpa, Yt =5Mpa, Yc =75Mpa,
S =35Mpa, 其受力特性为 x = y =0 ， xy = 。试问在偏轴 45o 时，材料满足
复合材料及其结构力学
课后习题及作业题
第 1 章 绪论
1.复合材料的优缺点及其分类。 2.相关基本概念。
第 2 章 各向异性弹性力学基础
H2A-书上习题 1. P44 T2-2 试证明 12 的界限不等式成立。
2. P44 T2-3 试由下不等式证明各向同性材料的泊松比满足
1 。 （已知 1 ） 2
常数为 E1 =14Gpa,Байду номын сангаасE2 =3.5Gpa, G12 =4.2Gp, 21 =0.4, =60o，求弹性主轴上的应 力、应变，以及偏轴应变。
7. 一单层板受力情况， x = -3.5Mpa， y =7Mpa， xy = -1.4Mpa，该单层板强度
X t =250Mpa, X c =200Mpa, Yt =0.5Mpa, Yc =10Mpa, S =8Mpa, =60o ，分别按
2. 有一单向复合材料薄壁管，平均直径 R0 =25mm，壁厚 t =2mm，管端作用轴向
复合材料结构力学作业
一． 对材料AS4/3501-6进行设计已知61.1,134.0,3.0,86.6,65.9,2.147======ρυmm t GPa G MPa E MPa E T L MPa S MPa Y MPa Y MPa X MPa X C T c T 105,186,4.49,1468,2356=-==-==最大正应力准则为pi pi Tpi Tpi CpiTSY Y X X R 1222221111,,minσσσσσ=12STEP I Special Stacking Sequence (SSS)（一） 在Task I 载荷作用下已知Longitudinal Load =100 kN ，Transverse Load =-5 kN ， Shear Load =30kN外加载荷可等效为{}{}m kN N N N N TT/600502000122211-==对[]0n S 度铺设层合板,{}MPa T447837314925}{-=σ,带入最大正应力准则得N=max{,,}=，所以[]0n S 所需的最小层数为层，且12σ先破坏 对[]90n S 度铺设层合板{}{}MPa T447814925373--=σN=max{,,}=，所以[]90n S 所需的最小层数为层，且22σ先破坏 对[](45)n S ±度铺设层合板45度 {}{}MPa T 3.19125.1801.5496-=σ, N=max{,,}=-45度 {}{}MPa T3.19127.3808.1218=σ, N=max{, ,}=所以对[](45)n S ±度铺设层合板,共需要*4=层，且12σ先破坏对[](0/60)n S ±度铺设层合板0度 {}{}MPa T7.2272.65.6366-=σ, N=max{,,}=+60度{}{}MPa T8.4507.1852267-=σ, N=max{,,}=-60度{}{}MPa 2237.3815.1918T-=σ, N=max{,,}=所以对[](0/60)n S ±度铺设层合板,共需要*6=层，且22σ先破坏 绘制在表格中，如下所示：从上表中可以看到，[]0n s 所需的层数最少，即质量最轻对])45/45/(90/0[z y x-铺层，设+45度和-45度的层数相同(1) 当0度铺层占10%,90度铺层占0%时, 则45度和-45度各占45%时 0度 {}MPa T43987030809}{-=σ, N=+45度 {}MPa T 6.24899.1484.9050}{-=σ, N=-45度 {}MPa T6.24891.5855.268}{-=σ, N=代入最大正应力准则进行校核，经比较得,N=,所以共需要*2=层(2) 当0度铺层占10%,90度铺层占10%时, 则45度和-45度各占40%时 0度,{}MPa T48243327954}{-=σ, N=max{,,}=90度, {}MPa T 482155514524}{-=σ, N=max{,,}=45度, {}MPa T200232211831}{=σ, N=max{,,}=-45度, {}MPa T6.20017.8005.1598}{=σ, N=max{,,}=代入最大正应力准则进行校核，经比较得,N=,所以共需要*2=层(3) 当0度铺层占10%,90度铺层占20%时, 则45度和-45度各占35%时90度 {}MPa T534158310498}{--=σ, N=+45度 {}MPa T 177943414048}{-=σ, N=-45度 {}MPa T17785.9652.2702}{=σ, N=经比较得,N=,所以共需*2=层(4) 当0度铺层占10%,90度铺层占25%时, 45度和-45度各占% 0度,{}MPa T5659027327}{-=σ, N=90度, {}MPa T3.5655.16149092}{--=σ, N=45度, {}MPa T171648115117}{=σ, N=-45度,{}MPa T.1.17169.10427.3118}{=σ, N=经比较得,N=,所以共需要*2=层(5)当0度铺层占10%,90度铺层占30%时, 则45度和-45度各占30%时 0度 {}MPa T606927618}{-=σ, N=90度 {}MPa T8.59916557933}{-=σ, N=+45度 {}MPa T 167552516207}{-=σ, N=-45度 {}MPa T16756.11202.3477}{=σ, N=经比较得,N=,所以共需要*2=层(6)当0度铺层占10%,90度铺层占40%时, 则45度和-45度各占25%时 0度 {}MPa T68313028732}{=σ, N=90度 {}MPa T 6839.17608.6107}{-=σ, N=+45度 {}MPa T164260618561}{-=σ, N= -45度 {}MPa T164212854062}{=σ, N=经比较得,N=,所以共需要*2=层(7)当0度铺层占10%,90度铺层占50%时, 45度和-45度各占20% 0度,{}MPa T79325530507}{=σ, N=90度,{}MPa T5.7936.19028.4691}{--=σ, N=-45度,{}MPa T6.16589.14724888}{=σ, N=经比较得,N=,所以共需要*2=77层(8)当0度铺层占10%,90度铺层占60%时, 则45度和-45度各占15%时 0度 {}MPa T94637832990}{=σ, N=1490度 {}MPa T2.9463.20863607}{--=σ, N= +45度 {}MPa T172076224781}{-=σ, N=-45度 {}MPa T172017024701}{=σ, N=经比较得,N=,所以共需要*2=层(9)当0度铺层占10%,90度铺层占75%时, 则45度和-45度各占%时 0度 {}MPa T145062239942}{=σ, N=90度 {}MPa T8.144925721729.6-}{-=σ, N=+45度 {}MPa T196487734490}{-=σ, N=-45度 {}MPa T5.196323173722}{=σ, N=经比较得,N=,所以共需要*2=层(10)当0度铺层占25%,90度铺层占0%时, 则45度和-45度各占%时 0度 {}MPa T50756820231}{-=σ, N=+45度 {}MPa T16329.1-8284.7}{-=σ, N= -45度 {}MPa T9.16326.4949.2475}{-=σ, N=经比较得,N=,所以共需要*2=层(11)当0度铺层占25%,90度铺层占10%时, 则45度和-45度各占%时0度 {}MPa T56526519118}{-=σ, N=90度 {}MPa T5.5635.10725.9458}{--=σ, N=+45度 {}MPa T134712610829}{-=σ, N=-45度 {}MPa T5.13465.6844.1169}{-=σ, N=经比较得,N=,所以共需要*2=层(12) 当0度铺层占25%,90度铺层占25%时, 则45度和-45度各占25%时0度,{}MPa T6831819099}{-=σ, N=90度,{}MPa T2.68314117.5669}{--=σ, N=45度,{}MPa T116722213964}{-=σ, N=max{,,}=-45度,{}MPa T1.11676.9006.534}{-=σ, N=max{,,}=经比较得,N=,所以共需要*2=层(13)当0度铺层占25%,90度铺层占50%时, 则45度和-45度各占%时 0度 {}MPa T104722721050}{=σ, N=90度 {}MPa T 10473.13271.2452}{--=σ, N=+45度 {}MPa T110725720408}{-=σ, N= -45度 {}MPa T110712978.1809}{-=σ, N=经比较得,N=,所以共需要*2=层(14)当0度铺层占50%,90度铺层占0%时, 则45度和-45度各占25%时0度 {}MPa T68335712870}{-=σ, N=90度 {}MPa T2.6837.4718.9106}{--=σ, N= +45度 {}MPa T6.10351.1823.9131}{--=σ, N=-45度 {}MPa T6.10356.4967.5367}{-=σ, N=经比较得,N=,所以共需要*2=层(15)当0度铺层占50%,90度铺层占10%时, 则45度和-45度各占20%时0度 {}MPa T79312712568}{-=σ, N=90度 {}MPa T793.5-4.7185492.7-}{=σ, N= +45度 {}MPa T 8519811957}{--=σ, N=-45度 {}MPa T8518.6894882}{-=σ, N=经比较得,N=,所以共需要*2=层(16)当0度铺层占50%,90度铺层占25%时, 则45度和-45度各占%时0度 {}MPa T10475212812}{=σ, N=90度 {}MPa T10474.7839.2819}{--=σ, N=+45度 {}MPa T73710216105}{--=σ, N=-45度 {}MPa T6.7366.9379.6112}{-=σ, N=经比较得,N=,所以共需要*2=层在图表中表示如下：的层数最少，为22层，此时的重量最轻。
结构力学全部作业参考答案
1：[论述题]1、（本题10分）作图示结构的弯矩图。
各杆EI相同，为常数。
图参考答案：先对右下铰支座取整体矩平衡方程求得左上活动铰支座反力为0，再对整体竖向投影平衡求得右下铰支座竖向反力为0；再取右下直杆作为隔离体可求出右下铰支座水平反力为m/l（向右），回到整体水平投影平衡求出左下活动铰支座反力为m/l（向左）。
反力求出后，即可绘出弯矩图如图所示。
图2：[填空题]2、（本题3分）力矩分配法适用于计算无结点超静定刚架。
参考答案：线位移3：[单选题]7、（本题3分）对称结构在对称荷载作用下，内力图为反对称的是A：弯矩图B：剪力图C：轴力图D：弯矩图和剪力图参考答案：B4：[填空题]1、（本题5分）图示梁截面C的弯矩M C = （以下侧受拉为正）图参考答案：F P a5：[判断题]4、(本小题2分)静定结构受外界因素影响均产生内力，内力大小与杆件截面尺寸无关。
参考答案：错误6：[判断题]3、(本小题 2分)在温度变化与支座移动因素作用下静定与超静定结构都有内力。
参考答案：错误7：[判断题]1、(本小题2分)在竖向均布荷载作用下，三铰拱的合理轴线为圆弧线。
参考答案：错误8：[论述题]2、（本小题10分）试对下图所示体系进行几何组成分析。
参考答案：结论：无多余约束的几何不变体系。
9：[单选题]1、(本小题3分）力法的基本未知量是A：结点角位移和线位移B：多余约束力C：广义位移D：广义力参考答案：B10：[单选题]2、（本小题3分）静定结构有温度变化时A：无变形，无位移，无内力B：有变形，有位移．无内力C：有变形．有位移，有内力D：无变形．有位移，无内力参考答案：B11：[判断题]2、(本小题2分)几何可变体系在任何荷载作用下都不能平衡。
参考答案：错误12：[判断题]5、(本小题2分) 按虚荷载原理所建立的虚功方程等价于几何方程。
参考答案：正确13：[单选题]3、（本小题3分）变形体虚功原理A：只适用于静定结构B：只适用于线弹性体C：只适用于超静定结构D：适用于任何变形体系参考答案：D14：[单选题]4、（本小题3分）由于静定结构内力仅由平衡条件决定,故在温度改变作用下静定结构将A：产生内力B：不产生内力C：产生内力和位移D：不产生内力和位移参考答案：B15：[单选题]5、（本小题3分）常用的杆件结构类型包括A：梁、拱、排架等B：梁、拱、刚架等C：梁、拱、悬索结构等D：梁、刚架、悬索结构等参考答案：B16：[单选题]6、（本题3分）图示计算简图是图A：为无多余约束的几何不变体系。
结构力学练习册答案
第一章机动分析一、判断题1．( X ) 2．( X ) 3．( X ) 4．( O )二、选择题5．(B) 6．(D) 7．(C) 8．(A) 9．(A) 10．(A) 11．(C) 12．(B) 13．(A)三、填空题14．几何瞬变15． 或不定值16．两刚片用不完全相交及平行的三根链杆连接而的体系。
17．几何不变且无多余约束。
四、分析与计算题18．分析：1、2、3符合三刚片法则，几何不变；它与4、5又符合三刚片法则，几何不变；内部整体与地基符合二刚片三链杆法则。
结论：几何不变且无多余约束。
19．用两刚片法则，三链杆交于一点，几何瞬变。
20．用两刚片三链杆法则，几何不变无多余约束。
21．用两刚片三链杆法则，几何不变无多余约束。
22．用两刚片三链杆法则，几何瞬变。
23．用两刚片三链杆法则(或增加二元件)，几何不变无多余约束。
24．W = 1，几何可变。
125．用两刚片三链杆法则，几何不变无多余约束。
26．用三刚片、六链杆法则，几何不变无多余约束。
27．几何不变，有两个多余约束。
28．几何不变无多余约束。
29．用三刚片、六链杆法则，几何不变无多余约束。
30．用三刚片、六链杆法则，几何不变无多余约束。
2第二章静定梁与静定刚架一、判断题1．（O）2．（O）3．（X）4．（X）5．（X）6．( X ) 7．( O ) 8．( O ) 9．( X ) 10．( O ) 11．( O )二、选择题12．（C）13．（D）14．（A）15．( C )16．( D )17．( C ) 18．( C )19．（C）20．（B）21．（C ）三、填空题22．不变，零23．无关24．位移，变形，内力25．在任意荷载作用下，所有反力和内力都可由静力平衡条件求得确定的、有限的、唯一的解答。
26．0 ，027．20kN·m ，下28．75kN·m ，右29．2Pa，右30．0.5pa ，上31．Pa, 左四、分析与计算题32．33．20.5q lq l28M图PaM图3434． 35．m 16R A ql H 0M B B ql 0.5( )图M Bql 0.522______A36． 37．1050203050().图 M kN m DC BE Aql 20.5ql 2ql20.5图M DC B A38． 39．图M m CAB().图 M kN m 2020AB 5DC40． 41．BC D40120图 M ()kN .m A 408040图M PlPl2Pl ABC D542． 43．().图 M kN m 4441535图M ql 28ql 223ABDC44． 45．()图 M kN .m AB 151515151515C DE F 1515Pa 2/3图Pa 2/3Pa 2/3Pa 2/3M AB46． 47．Pa 2/3Pa /34AB图MPaPa0.5P a0.5P a 图M48． 49．PaPaPaPa图M图M650． 51．ql20.5ql20.5ql20.5ql20.5图M图M mm52． 53．P aPa0.5P a0.5P a0.5M 图m0.5m54． 55．q56． 57．1k N 1k N3k N1k N Q 图 (3.5)N 图 (3.5)758．PPPQ 图N 图59．qaqa qa /2qaqa qa/2qa /232Q 图 N 图60．61．图M图M qa 22qa 2262．ABC ED F Pa Pa 1328第三章 静 定 拱一、判断题1．（X ） 2．（O ）3． ( O )二、选择题4．（C ）5．（B ） 6．（D ） 7．（B ） 8．( B ) 9．( D )三、填空题10． 0 , 011． 7.5kN ·m , 下四、分析与计算题12． M K =0Q K =0N qr K =-13． M =-⋅2013()kN m Q =-531()kNN =-+531()kN14． M M Hy k K=-=-⋅010kN m Q Q H K K=-=00c o s s i n ϕϕN Q H K K=--=-010sin cos ϕϕkNs i n ,c o s ϕϕ= = N Q H KK 00201020=⋅==kN m kN kN ,,9第四章 静定桁架一、判断题1．（O ） 2．（O ） 3．（X ） 4．（X ） 5．（X ） 6．（X ）二、选择题7． ( D ) 8．( D ) 9．( D ) 10．（D ） 11．（D ）三、填空题12． 0 , 013． BC , FG , ED ， DB , DF 14． 1.414P , －2P 15． 0.5P ( 拉 ) 16． P四、分析与计算题17． 18．图M 2Pa2Pa 2Pa Pa6Pa 6ABC D E FG图M 2qa 22qa 22qa 22qa 2qa219．ABDC806020M ()kN .m 图1020．N P ED =2取 隔 离 体 如 下 图 ，N N P P P C ∑==-⋅=0243431 ,()//21．取 截 面 I - I ,得 N 10= 由 结 点 A 平 衡 得 N P 22=22．由 I-I 截 面 ，M A =∑0， 得 N 1=P 由 II-II 截 面 ，M B ∑=0， 得N P 22=-23．由 截 面 I-I ，得 N 310kN = 由NA=∑0，得 N 2=44kN11由 截 面 II-II ，N A =∑0 ，得N 125kN =-24．N 10= N P 2233=/25．由 结 点 A 平 衡 求 1 杆 内 力 ，N 10= 由 结 点 B 平 衡 求 2 杆 内 力 ，N P 2= 由 结 点 C 平 衡 求 3 杆 内 力 ，N P 322=/26．N P 12=，N P 22=-。
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复合材料结构力学作业-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII一． 对材料AS4/3501-6进行设计已知61.1,134.0,3.0,86.6,65.9,2.147======ρυmm t GPa G MPa E MPa E T LMPa S MPa Y MPa Y MPa X MPa X C T c T 105,186,4.49,1468,2356=-==-==最大正应力准则为pi pi Tpi Tpi Cpi TSY Y X X R 1222221111,,minσσσσσ=12STEP I Special Stacking Sequence (SSS)（一） 在Task I 载荷作用下已知Longitudinal Load =100 kN ，Transverse Load =-5 kN ， Shear Load =30 kN 外加载荷可等效为{}{}m kN N N N N TT/600502000122211-==对[]0n S 度铺设层合板,{}MPa T447837314925}{-=σ,带入最大正应力准则得N=max{6.3349,2.0054,42.6476}=42.6476，所以[]0n S 所需的最小层数为42.6层，且12σ先破坏对[]90n S 度铺设层合板{}{}MPa T447814925373--=σN=max{0.2541,302.1255,42.6476}=302.1255，所以[]90n S 所需的最小层数为302.1255层，且22σ先破坏 对[](45)n S ±度铺设层合板45度 {}{}MPa T3.19125.1801.5496-=σ,N=max{2.3328,3.6538,18.2124}=18.2124-45度 {}{}MPa T3.19127.3808.1218=σ, N=max{0.51732,7.7065 ,18.2124}=18.2124所以对[](45)n S ±度铺设层合板,共需要18.21*4=72.84层，且12σ先破坏 对[](0/60)n S ±度铺设层合板0度 {}{}MPa T7.2272.65.6366-=σ, N=max{2.7022,0.0333,2.1686}=2.7022+60度{}{}MPa T 8.4507.1852267-=σ, N=max{0.9622,3.7591,4.2933}=4.2933-60度{}{}MPa 2237.3815.1918T-=σ, N=max{1.3069,7.7267,2.1248}=7.37267 所以对[](0/60)n S ±度铺设层合板,共需要7.37*6=44.22层，且22σ先破坏 绘制在表格中，如下所示：从上表中可以看到，[]0n s 所需的层数最少，即质量最轻 对])45/45/(90/0[z y x -铺层，设+45度和-45度的层数相同 (1) 当0度铺层占10%,90度铺层占0%时, 则45度和-45度各占45%时 0度 {}MPa T43987030809}{-=σ, N=13.08+45度 {}MPa T6.24899.1484.9050}{-=σ, N=23.71 -45度 {}MPa T6.24891.5855.268}{-=σ, N=23.71代入最大正应力准则进行校核，经比较得,N=23.71,所以共需要23.71*2=47.42层 (2) 当0度铺层占10%,90度铺层占10%时, 则45度和-45度各占40%时0度,{}MPa T48243327954}{-=σ, N=max{11.865,2.328,4.5905}=11.86590度, {}MPa T 482155514524}{-=σ, N=max{9.8937,31.48,4.5905}=31.4845度, {}MPa T200232211831}{=σ, N=max{5.0216,6.5182,19.07}=19.07-45度, {}MPa T6.20017.8005.1598}{=σ, N=max{0.6783,16.2085,19.0629}=19.0629代入最大正应力准则进行校核，经比较得,N=31.48,所以共需要31.48*2=62.96层 (3) 当0度铺层占10%,90度铺层占20%时, 则45度和-45度各占35%时 0度 {}MPa T53518327248}{-=σ, N=11.5790度 {}MPa T534158310498}{--=σ, N=32.04+45度 {}MPa T 177943414048}{-=σ, N=16.94-45度 {}MPa T17785.9652.2702}{=σ, N=19.53 经比较得,N=32.04,所以共需32.04*2=64.08层(4) 当0度铺层占10%,90度铺层占25%时, 45度和-45度各占32.5% 0度,{}MPa T5659027327}{-=σ, N= 11.690度, {}MPa T3.5655.16149092}{--=σ, N= 32.682245度, {}MPa T171648115117}{=σ, N= 16.3429-45度,{}MPa T.1.17169.10427.3118}{=σ, N= 21.1113 经比较得,N=32.68,所以共需要32.68*2=65.36层(5)当0度铺层占10%,90度铺层占30%时, 则45度和-45度各占30%时 0度 {}MPa T606927618}{-=σ, N=11.7290度 {}MPa T8.59916557933}{-=σ, N=15.95+45度 {}MPa T 167552516207}{-=σ, N=22.67-45度 {}MPa T16756.11202.3477}{=σ, N=33.49经比较得,N=33.49,所以共需要33.49*2=66.98层(6)当0度铺层占10%,90度铺层占40%时, 则45度和-45度各占25%时 0度 {}MPa T68313028732}{=σ, N=12.290度 {}MPa T6839.17608.6107}{-=σ, N=15.64+45度 {}MPa T164260618561}{-=σ, N=26.0-45度 {}MPa T164212854062}{=σ, N=35.65经比较得,N=35.65,所以共需要35.65*2=71.3层(7)当0度铺层占10%,90度铺层占50%时, 45度和-45度各占20% 0度,{}MPa T79325530507}{=σ, N= 12.9590度,{}MPa T5.7936.19028.4691}{--=σ, N= 38.5 45度,{}MPa T165968521327}{-=σ, N= 15.8-45度,{}MPa T6.16589.14724888}{=σ, N=14.3 经比较得,N=38.5,所以共需要38.5*2=77层(8)当0度铺层占10%,90度铺层占60%时, 则45度和-45度各占15%时 0度 {}MPa T94637832990}{=σ, N=1490度 {}MPa T2.9463.20863607}{--=σ, N=42.2 +45度 {}MPa T172076224781}{-=σ, N=16.3-45度 {}MPa T172017024701}{=σ, N=34.46经比较得,N=42.2,所以共需要42.2*2=84.4层(9)当0度铺层占10%,90度铺层占75%时, 则45度和-45度各占6.25%时 0度 {}MPa T145062239942}{=σ, N=16.9590度 {}MPa T8.144925721729.6-}{-=σ, N=52.07+45度 {}MPa T196487734490}{-=σ, N=18.7-45度 {}MPa T5.196323173722}{=σ, N=46.9经比较得,N=52.07,所以共需要52.07*2=104.14层(10)当0度铺层占25%,90度铺层占0%时, 则45度和-45度各占37.5%时 0度 {}MPa T50756820231}{-=σ, N=8.5883+45度 {}MPa T16329.1-8284.7}{-=σ, N=15.55-45度 {}MPa T9.16326.4949.2475}{-=σ, N=10.01 经比较得,N=15.55,所以共需要15.55*2=31.10层(11)当0度铺层占25%,90度铺层占10%时, 则45度和-45度各占32.5%时0度 {}MPa T56526519118}{-=σ, N=8.1190度 {}MPa T5.5635.10725.9458}{--=σ, N=21.71+45度 {}MPa T134712610829}{-=σ, N=13.85-45度 {}MPa T5.13465.6844.1169}{-=σ, N=12.83 经比较得,N=21.71,所以共需要21.71*2=43.42层(12) 当0度铺层占25%,90度铺层占25%时, 则45度和-45度各占25%时0度,{}MPa T6831819099}{-=σ, N= 8.190度,{}MPa T2.68314117.5669}{--=σ, N=23.0945度,{}MPa T116722213964}{-=σ, N=max{5.93,4.5,11.1}=11.1-45度,{}MPa T1.11676.9006.534}{-=σ, N=max{0.36,18.23,11.1}=18.23 经比较得,N=23.09,所以共需要23.09*2=46.18层(13)当0度铺层占25%,90度铺层占50%时, 则45度和-45度各占12.5%时 0度 {}MPa T104722721050}{=σ, N=9.9790度 {}MPa T10473.13271.2452}{--=σ, N=26.8+45度 {}MPa T110725720408}{-=σ, N=10.54-45度 {}MPa T110712978.1809}{-=σ, N=26.21经比较得,N=26.8,所以共需要26.8*2=53.6层(14)当0度铺层占50%,90度铺层占0%时, 则45度和-45度各占25%时0度 {}MPa T68335712870}{-=σ, N=6.590度 {}MPa T2.6837.4718.9106}{--=σ, N=9.55 +45度 {}MPa T6.10351.1823.9131}{--=σ, N=9.86-45度 {}MPa T6.10356.4967.5367}{-=σ, N=11.05经比较得,N=11.05,所以共需要11.05*2=22.1层(15)当0度铺层占50%,90度铺层占10%时, 则45度和-45度各占20%时0度 {}MPa T79312712568}{-=σ, N=7.5590度 {}MPa T793.5-4.7185492.7-}{=σ, N=14.54 +45度 {}MPa T 8519811957}{--=σ, N=8.1-45度 {}MPa T8518.6894882}{-=σ, N=13.96经比较得,N=14.54,所以共需要14.54*2=29.08层(16)当0度铺层占50%,90度铺层占25%时, 则45度和-45度各占12.5%时0度 {}MPa T10475212812}{=σ, N=9.9790度 {}MPa T10474.7839.2819}{--=σ, N=15.85+45度 {}MPa T73710216105}{--=σ, N=7.01-45度 {}MPa T6.7366.9379.6112}{-=σ, N=18.97 经比较得,N=18.97,所以共需要18.97*2=37.94层在图表中表示如下：从上表中可以看出，当0度铺层占50%,90度铺层占0%时, 则45度和-45度各占25%时所需的层数最少，为22层，此时的重量最轻。