工程力学习题答案第十三章王永跃
工程力学习课后习题答案
W
B
(c)
上海理工大学 力学教研室
1
《工程力学》习题选解
A F
C B
(d)
A C
WB (e)
解：
A
E
FE
C
A
FA C FD
FA A
FD W DB
FB (a)
A F
FA C
B
WD
C
B
om FB .c (b)
W
B
FB (c)
daw A
.kh FA
C
FB
ww W wB
(d)
FB
网
(e)
案 1-3 试画出以下各题中 AB 梁的受力图。
(2) 列平衡方程：
∑ Fx = 0 FAC × cos 45o − FAB × cos 45o = 0
∑ Fy = 0 F − FAD cos 60o = 0
∑ Fz = 0 FAD sin 60o − FAC sin 45o − FAB sin 45o = 0
解得：
FAD = 2F = 1.2 kN
力。
答
后
2a
课
B
C
a
A
D
解：(1) 取整体 ABCD 为研究对象，受力分析如图，画封闭的力三角形：
F
B
C
F
A FA
(2) 由力三角形得
D
FD
FD FA
上海理工大学 力学教研室
6
《工程力学》习题选解
F = FD = FA = F = FD = FA BC AB AC 2 1 5
1
5
∴ FD = 2 F FA = 2 F = 1.12F
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
工程力学课后习题答案（静力学和材料力学）
解：图（a）：θ = arcsin 4 ,
5
∑ Fx = 0 ,
F sin(60° − θ ) − W sinθ = 0 , F = 1672 N
图（b）：θ = 53.13° ,
∑ Fx = 0 , F cos(θ − 30°) − W sinθ = 0 , F = 217N
Fy
x
30D B
Wθ
y
可推出图（b）中 FAB = 10FDB = 100F = 80 kN。
FED αD
FDB FD′ B
FCB
α
B
F 习题 1－12 解 1 图
F AB 习题 1－12 解 2 图
1—13 杆 AB 及其两端滚子的整体重心在 G 点，滚子搁置在倾斜的光滑刚性平面上，如
图所示。对于给定的θ 角，试求平衡时的 β 角。
=
25 kN 6
即
FR
= ( 5 , 10 )kN 23
作用线方程： y = 4 x + 4 3
讨论：本题由于已知数值的特殊性，实际 G 点与 E 点重合。
2－3三个小拖船拖着一条大船，如图所示。每根拖缆的拉力为5kN。试求：(1)作用于大 船上的合力的大小和方向。(2)当A船与大船轴线x的夹角θ为何值时，合力沿大船轴线方向。
投影： Fx1 = F cosα ， Fy1 = F sinα
讨论： ϕ = 90°时，投影与分力的模相等；分力是矢量，投影是代数量。
图（b）：
分力： Fx2 = (F cosα − F sin α tan ϕ )i2 ，
Fy2
=
F sinα sinϕ
j2
投影： Fx2 = F cosα ，
Fy2 = F cos(ϕ − α )
工程力学材料力学(北京科大东北大学版)第4版13章习题答案
第一章参考答案1-1： 解：(a):N 1=0,N 2=N 3=P (b):N 1=N 2=2kN (c):N 1=P,N 2=2P,N 3= -P (d):N 1=-2P,N 2=P (e):N 1= -50N,N 2= -90N (f):N 1=0.896P,N 2=-0.732P 注（轴向拉伸为正，压缩为负）1-2： 解： σ1= 2118504P kN S d π==35.3Mpa σ2=2228504P kNS d π==30.4MPa∴σmax =35.3Mpa 1-3：解：下端螺孔截面：σ1=19020.065*0.045P S ==15.4Mpa上端单螺孔截面：σ2=2PS =8.72MPa上端双螺孔截面：σ3= 3PS =9.15Mpa∴σmax =15.4Mpa 1-4：解： 受力分析得： F 1*sin15=F 2*sin45 F 1*cos15=P+F 2*sin45∴σAB = 11F S =-47.7MPa σBC =22F S =103.5 MPa1-5：解: F=6PS 1=h*t=40*4.5=180mm 2S2=(H-d)*t=(65-30)*4.5=157.5mm 2∴σmax=2FS =38.1MPa1-6:解: (1)σAC =-20MPa,σCD =0,σDB =-20MPa;△ l AC =NL EA =AC LEA σ=-0.01mm△ l CD =CD LEA σ=0△ L DB =DB LEA σ=-0.01mm (2) ∴AB l ∆=-0.02mm 1-7:解:AC AC AC LNL EA EA σε===1.59*104, CB CB CB LNL EA EA σε===6.36*1041-8:解: 1-9：解： 1-10：解：[][]max 59.5MPa σσ=<1-11：解：（1）当45oα=，[]11.2σσ=>强度不够（2）当60oα=，[]9.17σσ=< 强度够1-12：解：1-13：解：[]max 200213MPa MPa σ=< 1-14：解： 1.78, 1.26d cm d cm==拉杆链环1-15 解：22BC F Q ==70.7 kN查表得： 45*45*3 1-16解：(1)[]2401601.5ssn σσ===MPa(2)1-17 解：（1）'61544014.521542390F n F ===≈1-18 解：P=119kN 1-19 解：所以最大载荷 84kN 1-20 解： P=33.3 kN 1-21 解： 1-22 解： 1-23 解：第二章习题2-1 一螺栓连接如图所示，已知P=200 kN ， =2 cm ，螺栓材料的许用切应力[τ]=80Mpa ，试求螺栓的直径。
工程力学第13章答案
习题13-1图(a)第13章 弹性杆件位移分析与刚度设计13－1 直径d = 36mm 的钢杆ABC 与铜杆CD 在C 处连接，杆受力如图所示。
若不考虑杆的自重，试：1．求C 、D 二截面的铅垂位移；2．令F P1 = 0，设AC 段长度为l 1，杆全长为l ，杆的总伸长EA lF l 2P =∆，写出E 的表达式。
解：（1）4π)(4π)(2sN 2sN d E l F d E l F u u BC BC ABAB A C ++=947.236π41020030001010020001015002333=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯+=mm286.536π101054250010100947.24π)(2332cN =⨯⨯⨯⨯⨯⨯+=+=d E l F u u CD CD C D mm（2）A E l l F A E l F l l l EAl F C D AC c 12P s 12P 2P )(-+=∆+∆=∆=， 令l l 1=ηc s 11E E E ηη-+=s c sc )1(E E E E E ηη-+=13－2长为 1.2m 、横截面面积为31010.1-⨯m 2的铝制筒放置在固定刚块上，直径为15.0mm 的钢杆BC 悬挂在铝筒顶端的刚性板上，若二者轴线重合、载荷作用线与轴线一致，且已知钢和铝的弹性模量分别为E s = 200GPa ，E a = 70GPa ，F P = 60kN 。
试求钢杆上C 处位移。
习题13-2图m(a)A E kN kNx l l l l解：铝筒：a a P A E l F u u ABB A -=-（其中u A= 0）935.0101010.11070102.1106063333=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-B u mm钢杆：50.4154π10200101.21060935.02333s s P =⨯⨯⨯⨯⨯⨯+=+=A E l F u u BC B C mm13－3 对于图a 、b 、c 、d 所示的坐标系，小挠度微分方程可写成EI M x w /d /d 22-=形式有以下四种。
《工程力学》课后习题解答
《工程力学》课后习题解答————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：1-1试画出以下各题中圆柱或圆盘的受力图。
与其它物体接触处的摩擦力均略去。
解：1-2 试画出以下各题中AB 杆的受力图。
B A O W( BA O W F(O W(AA O W(BAO W (BFFB O W(B A O WF(F FAO W(F F O A O W(F FAO W (BF F AWC B(cD (AWC E B(AW CD B解：1-3 试画出以下各题中AB 梁的受力图。
ABF(C AB W(CA BW (C FFABF(C FF(FFF D AWCE B(bAWCD BFFF(cAWC BFFAWCB(aWABC D(cABF q D(bCCA BF WDA ’ D ’B ’(d ABF q(e解：1-4 试画出以下各题中指定物体的受力图。
(a) 拱ABCD ；(b) 半拱AB 部分；(c) 踏板AB ；(d) 杠杆AB ；(e) 方板ABCD ；(f) 节点B 。
解：A WCB(aF BF AABF qD(bF CF DWABC (cF CF BCA BF WD(d F BF AF DAB Fq(eF BxF By F AABF(aDCWAF (bDB(cFAB DD ’ABF(dCDW ABCD(eWABC(fAB F(a DCWF AxF AyF DAF (b BF BF A(cFABDF BF D1-5 试画出以下各题中指定物体的受力图。
(a) 结点A ，结点B ；(b) 圆柱A 和B 及整体；(c) 半拱AB ，半拱BC 及整体；(d) 杠杆AB ，切刀CEF 及整体；(e) 秤杆AB ，秤盘架BCD 及整体。
解：(a)AB F(d CF B F CW AB CD(e F BF AWB (fF ABF BCA B W (a (c B CW 1W 2 FA F D A BCE F (dA F ABF AT F ABF BAF BTWAB P P (bW AB C C ’ DO G (e(b)(c)(d)(e)F CAPCF BB PCF ’CF AAB PPF B F NBCW 1W 2 F AF CxF CyF AxF AyB W 1F A F Ax F AyF Bx F ByB C W 2 F Cx F CyF ’Bx F ’By FA BC F C F BDC E F F E F ’C F F FDAB C E F F EF FF BB C D G F B F C WABCC ’ DO GF Oy F OxF C ’A B O W F BF Oy F Ox2-2 杆AC 、BC 在C 处铰接，另一端均与墙面铰接，如图所示，F 1和F 2作用在销钉C 上，F 1=445 N ，F 2=535 N ，不计杆重，试求两杆所受的力。
工程力学 13章、14章习题
第十三章思考题：13-1 何谓失稳？何谓稳定平衡与不稳定平衡？何谓临界载荷？13-2何谓临界应力？欧拉公式的适用范围？13-3当压杆的临界应力大于材料的比例极限时，采用何种方式计算压杆的临界应力？ 13-4如何提高压杆的稳定性？13-5压杆的稳定条件？习题：13-1图示托家中，CD 杆视为刚性杆，AB 杆直径d =40mm ，长度l =800mm ，材料为Q235.试求：（1）托架的临界载荷cr F ；（2）若已知F =60KN ，AB 杆规定的稳定安全系数2=st n ，试校核托架的稳定性。
题13-1图13-2某内燃机挺杆为空心圆截面，D =10mm ，d =7mm ，两端都是球形支座。
挺杆承受载荷F =1.4KN,材料为Q235钢，E =206GPa,杆长l =45.6cm ，取规定稳定安全系数st n =3，校核挺杆的稳定性。
13-3图示结构中，横梁AB 为T 形截面铸铁梁，[]MPa t 40=σ，[]MPa c 120=σ，4800cm I z =，mm y 501=，mm y 902=，O 为形心。
CD 杆为mm mm 5030⨯的矩 形截面，材料为Q235钢，若取3=st n ，m l 1=，试求此结构的许可载荷[]F 。
题13-3图13-4图示工字钢立柱，A 端自由、B 端固定，顶部轴向载荷F=200KN ，材料为 Q235钢，[]M P a 160=σ，在立柱中点处开有直径d =70mm 的圆孔，试选择工字钢的型号。
题13-4图13-5图示结构中，AB 为b =40mm, h =60mm 的矩形截面梁，AC 及CD 为d =40mm 的圆形截面杆，l =1m ，材料均为Q235钢，若取强度安全系数n =1.5，规定稳定安全系数st n =4，试求许可载荷[]F 。
题13-5图第十三章答案13-1 （1）KN F cr 109=（2）不满足稳定条件13-2 358.2〈=n 不满足稳定条件13-3 []KN F 4.6=13-4 25a 工字钢13-5 []KN F 5.7=第十四章思考题：14-1 何为交变应力？试举工程实例说明？14-2交变应力时材料发生破坏的原因是什么？疲劳断口有什么特点？14-3何为循环特征？在一次应力循环中的σm、σa、σmax、σmin之间有何关系？14-4何为材料的持久极限？简述通过实验方法测定材料的疲劳极限的过程？14-5每一种材料是否只有一个疲劳极限？由此得到什么体会？14-6影响构件疲劳极限的主要因素有哪些？如何提高构件的疲劳极限？14-7在对称交变循环应力、非对称交变循环应力及弯扭组合交变应力作用下，如何进行构件的疲劳强度计算？14-8线性累积损伤理论的基本假设是什么？复习题：14-1 试分别计算下图所示各交变应力的平均应力，应力幅度和循环特征r。
《工程力学》习题答案解析
第1章静力学基础思考题1-1 说明下面两个式子的意义。
（1）F1=F2（2）F1=F2解：（1）式中F表示力矢量；因此F1=F2表示力F1和F2的大小相等，方向相同。
（2）式中F表示力的大小；因此F1=F2表示力F1和F2的大小相等。
1-2 能否说合力一定比分力大，为什么？解：不一定。
例如，大小相等、方向相反，且作用在同一直线上的两个力的合力为零。
1-3 二力平衡原理与作用和反作用定律有何异同？解：二力平衡原理是指：作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的充要条件是：这两个力的大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。
作用和反作用定律是指：任何两个物体间的作用，总是大小相等、方向相反、沿同一作用线分别作用在两个物体上。
可以看出，二力平衡原理描述的是，两个不同的力作用在同一个物体上的情况；作用和反作用定律描述的是两个不同物体之间相互作用的情况。
但它们有一个相同点，即上述两种情况下的一对力均满足大小相等、方向相反。
1-4 约束反力的方向和主动力的方向有无关系？解：约束反力的方向总是与约束限制物体位移的方向相反。
对于有些约束类型，如具有光滑接触表面的约束，其约束反力必然作用在接触点处，作用线沿着接触面的公法线方向，且指向被约束物体。
又如绳索类柔性约束，其约束反力只能是沿柔性体的轴线而背离被约束物体的拉力。
而对于圆柱铰链约束等，其约束反力的作用点位置（即接触点位置）、方向和大小由构件所受主动力确定。
因此，约束反力的方向是否和主动力的方向有......专业资料...仅供学习.参考.分享关，取决于约束类型。
1-5 什么叫二力构件？分析二力构件受力时与构件的形状有无关系？解：所谓二力构件，是指只有两点受力而处于平衡状态的构件，如下图所示。
二力构件受力时，二力大小相等、方向相反，且都沿两作用点的连线方向；与构件的形状无关。
1-6 图1-18所示物体的受力图是否正确？如有错误如何改正？（a）（b）图1-18解：图1-18（b）所示受力图错误，正确的受力图所图1-18（c）所示。
《工程力学》课后习题与答案全集
工程力学习题答案第一章静力学基础知识思考题：1. X ；2. V ;3. V ;4. V ;5. K 6. K 7. V ;8. V习题一1•根据三力汇交定理，画出下面各图中A 点的约束反力方向。
解：（a ）杆AB 在 A B 、C 三处受力作用。
u由于力p和uuv R B 的作用线交于点Q 如图（a ）所示，根据三力平衡汇交定理, 可以判断支座A 点的约束反力必沿 通过A 0两点的连线。
uP 3uvB 处受绳索作用的拉力uuv R B （b ）同上。
由于力交于0点，根据三力平衡汇交定理, 可判断A 点的约束反力方向如 下图（b ）所示。
的作用线 2.不计杆重，画出下列各图中 AB 杆的受力图。
uP 解：（a ）取杆AB 和E 两处还受光滑接触面约束。
约束力UJVN E uuvuuN A 和 N E，在A的方向分别沿其接触表面的公法线， 外，在 并指向杆。
其中力uuvN A 与杆垂直,通过半圆槽的圆心 Q力 AB 杆受力图见下图（a ）。
和C 对它作用的约束力 NBo------- r -------- —y —uuv N C铰销此两力的作用线必须通过（b ）由于不计杆重，曲杆 BC 只在两端受 故曲杆BC 是二力构件或二力体，和 B 、C 两点的连线，且B O两点的连线。
见图（d）.第二章力系的简化与平衡思考题：1. V ;2.＞；3. X ；4. K 5. V ;6.$7.＞；8. x ；9. V .1.平面力系由三个力和两个力偶组成， 它们的大小和作用位置如图示，长度单位为cm 求此力系向O 点简化的结果，并确定其合力位置。
uvR R 解：设该力系主矢为 R ，其在两坐标轴上的投影分别为Rx、y。
由合力投影定理有:。
4.梁AB 的支承和荷载如图, 小为多少？解：梁受力如图所示：2. 位置:d M o /R 25000.232 火箭沿与水平面成F ,100 0.6100 80 2000 0.5 580m 23.2cm,位于O 点的右侧。
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第十三章习 题 解 答13−1 木制构件中的单元体应力状态如图所示，其中所示的角度为木纹方向与铅垂线的夹角。
试求：（l ）平行于木纹方向的切应力； （2）垂直于木纹方向的正应力。
解： 由图a 可知MPa0MPa,6.1,MPa 2.0=-=-=x y x τσσ（1）平行于木纹方向的切应力：则由公式可直接得到该斜截面上的应力MPa1.0)]15(2sin[26.12MPa 97.1)]15(2cos[26.1226.121515=-⨯+-=-=-⨯+-+--=--τσ （2）垂直于木纹方向的正应力MPa1.0)752sin(26.12MPa 527.1]752cos[26.1226.127575-=⨯+-=-=⨯+-+--=τσ 由图b 可知MPa 25.1,0,0-===x y x τσσ（1）平行于木纹方向的切应力：则由公式可直接得到该斜截面上的应力MPa08.1)]15(2cos[25.12cos MPa625.0)15(2sin 25.12sin 1515-=-⨯⨯-==-=-⨯=-=--αττατσx x（2）垂直于木纹方向的正应力MPa08.1)752cos(25.12cos MPa625.0)752sin(25.12sin 7575=⨯⨯-===⨯⨯=-=αττατσx x13−2 已知应力状态如图一所示（应力单位为MPa ），试用解析法计算图中指定截面的正应力与切应力解：（a ）已知 MPa 20MPa,10,0MPa 3-===x y x τσσ则由公式可直接得到该斜截面上的应力MPa 习题13−1图(a)(b)MPa10)42cos(20)42sin(210302cos 2sin 2MPa40)42sin(20)42cos(21030210302sin 2cos 22=⨯⨯-⨯⨯-=+-==⨯⨯+⨯⨯-++=--++=ππατασστππατασσσσσααx y x x yx y x（b ）已知 MPa20MPa,10,0MPa 3===x y x τσσ则：MPa21.21)5.222cos(20)5.222sin(210302cos 2sin 2MPa93.12)5.222sin(20)5.222cos(21030210302sin 2cos 22=⨯⨯+⨯⨯-=+-==⨯⨯-⨯⨯-++=--++=ατασστατασσσσσααx y x x yx y x （c ）已知60MPa15MPa,20,MPa 10-====ατσσx y x则：60(2cos[15)]60(2sin[220102cos 2sin 2MPa49.30)]60(2sin[15)]60(2cos[22010220102sin 2cos 22-⨯⨯+-⨯⨯-=+-==-⨯⨯--⨯⨯-++=--++=ατασστατασσσσσααx yx x yx yx13−3 已知应力状态如图所示（应力单位为MPa ），试用图解法（应力圆）计算图中指定截面的正应力与切应力。
13−4 已知应力状态如习题13−2图所示（应力单位为MPa ），计算图示应力状态中的主应力及方位。
习题13−2图(c)(b)(a) (d)习题13−3图(a)(b)x y x 则由公式可直接得到该单元体的主应力主应力为：因为，主应力对应的方位角为。
13−5 试确定图示应力状态中的主应力及方位、最大切应力（按三向应力状态考虑）。
图中应力的单位为MPa 。
解：（a ）已知 MPa 20MPa,20,0MPa 4===x y x τσσ则由公式可直接得到该单元体的主应力主应力为：因为，主应力对应的方位角为。
(a)习题13−5图(b) (c)x y x 则由公式可直接得到该单元体的主应力主应力为：因为，主应力对应的方位角为。
（c ）已知 MPa 20MPa,03,20MPa ==-=x y x τσσ则由公式可直接得到该单元体的主应力主应力为：因为，主应力对应的方位角为。
13−6已知应力状态如图所示（应力单位为MPa ），试画三向应力圆，求最大切应力。
解：图a 为单向应力状态，图b 为纯剪切应力状态，图c 为平面应力状态，其应力圆(a)习题13−6图τ(b) (c)如图。
最大切应力分别为：13−7已知应力状态如图所示，试画三向应力圆，并求主应力、最大切应力（应力单位为MPa ）。
解：图a 为三向主应力状态，，应力圆如图（a ）。
图b 一方向为主应力，另两方向为纯剪切应力状态，则根据公式可直接得出另两主应力。
于是有其应力圆如图（b ）。
13−8图示悬臂梁，承受荷载F = 10KN 作用，试求固定端截面上A 、B 、C 三点最大切应力值及作用面的方位。
解：固定端截面的弯矩,剪力。
截面a 点的应力：习题13−7图(a)(b)习题13−8图图a图b图c图a图b,其应力状态为单向应力状态，即,最大切应力作用面的方位为。
截面b点的应力：,其应力状态为平面应力状态，即主应力：。
求最大切应力作用面的方位先求主应力的方位，即截面c点的应力：,其应力状态为纯剪切应力状态，则,最大切应力作用面的方位为13−9 空心圆杆受力如图所示。
已知F=20kN，D=120mm，d = 80mm，在圆轴表面A点处测得与轴线成30°方向的线应变ε30°= 1.022×10－5，弹性模量E=210GPa,试求泊松比ν。
解：1、A点对应的横截面上只有正应力，即2、取A点的单元体3、由斜截面应力计算公式有习题13−9图3、根据广义胡克定律有则13−10 在其本身平面内承受荷载的铝平扳，巳知在板平面内的主应变为ε1 = 3.5×10-4，ε3 = -5.4×10-4 其方向如图13−10 所示。
铝的E ＝70 GPa ，ν＝0.33，试求应力分量σx 、σy 及τx 。
解：由题意可知该应力状态为平面应力状态，根据广义胡克定律有代入得利用斜截面应力公式及得13−11 已知各向同性材料的一主应力单元体的σ1 = 30MPa ，σ2 = 15MPa ，σ3 =-5MPa ，材料的弹性模量E = 200GPa ，泊松比250.ν=。
试求该点得主应变。
解：直接应用广义胡克定律即可求出。
5-35-24-31108.125- 104.375 101.375）（（1⨯=⨯=⨯=+=εεε；；）σσ-νσE2113−12 图示矩形板，承受正应力σx 与σy 作用，试求板厚的改变量Δδ与板件的体积改变ΔV 。
已知板件厚度δ=10mm ，宽度b = 800mm ，高度h = 600mm ，正应力σx = 80MPa ，σy = -40MPa ，材料为铝，弹性模量E ＝70GPa ，泊松比ν ＝ 0.33。
解：由广义胡克定律即可求出3y 886.1)4080(33.010701-)]([1⨯=-⨯⨯=+=σσ-νσE x z z ε则 mm z 3410886.11010886.1--⨯=⨯⨯==∆δεδ体应变4310943.1)4080(107033.021)(2-1-⨯=-⨯⨯-=+=y x E σσνθ习题13−12图hσxσy习题13−10图板件的体积改变量3457.9321060080010943.1mm V V =⨯⨯⨯⨯==∆-θ13−13 如图所示，边长为20cm 均质材料的立方体，放入刚性凹座内。
顶部受轴向力F = 400kN 作用。
已知材料的E = 2.6×104MPa ，ν = 0.18。
试求下列两种情况下立方体中产生的应力。
（1）凹座的宽度正好是20cm ； （2）凹座的宽度均为20.001cm 。
解：（1）根据题意立方体两水平方向的变形为零，即0==y x εε为变形条件，由广义胡克定律得)]([10)]([1x y =+==+=σσ-νσEσσ-νσEz y y z x x εε上式解出z y x σννσσ-==1。
式中 MPa A Fz 100.20.2104003=⨯⨯==σ。
代入数据，得 MPa y x 195.2100.1810.18=⨯-==σσ（2）根据题意立方体两水平方向的变形为0.001cm ，应变5-105.0200.001⨯===y x εε，由广义胡克定律得 5-x 5-y 105.0)]([1105.0)]([1⨯=+=⨯=+=σσ-νσEσσ-νσEz y y z x x εε式中 MPa A Fz 100.20.2104003=⨯⨯==σ。
上式解出 E z y x σννσσ-⨯⨯==-1100.55。
代入数据，得MPay x 854.2106.2100.1810.18100.545=⨯⨯⨯-⨯⨯==-σσ13−14 已知如图所示受力圆轴的直径d =20mm ，若测得圆轴表面A 点处与轴线45°方向的线应变ε45°= 5.20×10-4，材料的弹性模量E = 200GPa ，泊松比ν = 0.3。
试求外力偶矩M e 。
解：A 点应力状态为纯剪切状态，故45°方向为主应力习题13−13图20cm 20.001cm方向，且有 -0 321τσστσ===，，。
由 43111020.5)1(1)(1-⨯=+=-=τννσσεEE 得MPa 80=τ。
对于扭转是A 点的切应力PeM W =τ，则m kN D M e ⋅=⨯⨯==6.125161080W 36P πτ13−15 一直径为25mm 的实心钢球承受静水压力，压强为14MPa 。
设钢球的E=210GPa ，ν=0.3。
试问其体积减少多少？解：根据题意有MPa -14321===σσσ体应变53321100.-8143100213.021-)(2-1-⨯=⨯⨯⨯⨯-=++=σσσνθE 体积改变量3350.654176100.8V mm d V =⨯⨯==∆-πθ13−16 试对图示三个单元体写出第一、二、三、四强度理论的相当应力值，设ν =0.3。
解：(a) 由题图可知MPa MPa MPa 30,10,20321-===σσσ则MPa MPa MPa MPa 83.45])()()[(21;503020;26)3010(3.020)(;20213232221r431r3321r21r1=-+-+-==+=-==--=+-===σσσσσσσσσσσσνσσσσ(b)已知MPa01τ0MPa,2σ,30MPa σx y x =-==习题13−16图(a)(b)(c)MPaMPa MPa 93.21,0,93.31321-===σσσ则MPa MPa MPa MPa 91.46])()()[(21;86.5393.2193.31;51.38)93.210(3.093.31)(;93.31213232221r431r3321r21r1=-+-+-==+=-==--=+-===σσσσσσσσσσσσνσσσσ （c ）由题图可知MPa MPa MPa x 20,0,51xy y z -====τσσσ则MPa MPa MPa 20,51,20321-===σσσMPa MPa MPa MPa 75.37])()()[(21;402020;5.21)2015(3.020)(;20213232221r431r3321r21r1=-+-+-==+=-==--=+-===σσσσσσσσσσσσνσσσσ则由公式可直接得到该单元体的主应力13−17 有一铸铁制成的零件。