Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
задачник ЦРС.doc
Скачиваний:
26
Добавлен:
16.11.2018
Размер:
14.98 Mб
Скачать

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

тюменский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра "Строительная механика"

Куриленко Е.Ю., Огороднова Ю.В.

Сопротивление материалов

сборник заданий

для выполнения расчетно-практической работы на тему:

«Расчеты на прочность и жесткость при центральном

растяжении-сжатии»

для студентов очной формы обучения всех специальностей, изучающих «Сопротивление материалов»

Тюмень – 2009 год

УДК

ББК

Куриленко Е.Ю., Огороднова Ю.В. Сопротивление материалов: сборник заданий для выполнения Расчетно-практической работы на тему: «Расчеты на прочность и жесткость при центральном растяжении-сжатии» для студентов очной формы обучения всех специальностей, изучающих сопротивление материалов. – Тюмень: РИЦ ГОУ ВПО ТюмГАСУ, 2009. – 74с.

Практикум разработан на основании рабочих программ ГОУ ВПО ТюмГАСУ дисциплины «Сопротивление материалов» для студентов очной формы обучения. Сборник содержит задачи для выполнения расчетно-практической работы на тему: «Расчеты на прочность и жесткость при центральном растяжении-сжатии».

Рецензент: Белова О.Ю.

Тираж 100 экз.

©ГОУ ВПО «Тюменский государственный архитектурно-строительный университет

©Куриленко Е.Ю., Огороднова Ю.В.

Содержание

Стр.

1. Статически определимые стержни………………..………………….4

2. Статически определимые стержневые системы....………………….17

3. Учет собственного веса …………..………………..………………….28

4. Статически неопределимые стержни и

стержневые системы…………………..……………..………………….41

5. Монтажные напряжения…………..………………..………………...56

Литература ……………………………………………………………….67

1. Статически определимые стержни

1.1. Подобрать (по сортаменту) номер двутавра, нагруженного как показано на рисунке, из условия прочности и определить величину абсолютной деформации стержня (рисунок 1.1., таблица 1.1.).

Рисунок 1.1.

Таблица 1.1.

Исх. данные

Номер группы

F, кН

100

200

400

800

500

600

150

350

300

250

R, МПа

210

220

230

240

235

225

215

220

240

235

1.2. Стальная полоса шириной и толщиной ослаблена болтовым отверстием диаметром , расположенным на оси полосы. Определить допустимое растягивающее полосу усилие, если расчетное сопротивление материала полосы на растяжение , а коэффициент запаса прочности равен (Рисунок 1.2., таблица 1.2).

Рисунок 1.2.

Таблица 1.2.

Исх. данные

Номер группы

d, мм

20

50

75

80

100

40

60

50

75

10

h, мм

10

8

12

16

20

14

12

10

20

8

b, см

10

20

25

30

22

15

18

12

16

8

Rр, МПа

240

200

210

220

200

210

220

240

200

210

n

1,1

1,05

1,2

1,02

1,05

1,1

1,2

1,3

1,1

1,05

1.3. Стальная полоса прямоугольного поперечного сечения размером , нагруженная растягивающей силой , должна иметь коэффициент запаса прочности не ниже . При каком наименьшем значении расчетного сопротивления материала полосы будет обеспечен заданный коэффициент запаса? (Таблица 1.3.)

Таблица 1.3.

Исх. данные

Номер группы

b, мм

20

50

35

40

60

40

55

50

45

10

h, см

10

20

25

30

22

15

18

12

16

8

F, тн

40

200

175

250

300

110

175

105

135

50

n

1,1

1,05

1,2

1,02

1,05

1,1

1,2

1,3

1,1

1,05

1.4. Стержень квадратного поперечного сечения растягивается силами . Он ослаблен сквозным отверстием диаметром . Найти сторону сечения стержня из условия прочности (рисунок 1.3., таблица 1.4.).

Рисунок 1.3.

Таблица 1.4.

Исх. данные

Номер группы

d, мм

20

50

75

80

100

40

60

50

75

10

F, тн

40

50

65

35

75

80

85

100

55

45

Rр, МПа

180

200

210

220

130

150

180

200

160

180

1.5. Под воздействием приложенной нагрузки стержень укоротился на величину . Определить величину нагрузки . Модуль упругости меди Ем=1,08105МПа, модуль упругости бронзы Ебр=0,75105МПа. (рисунок 1.4., таблица 1.5.)

Рисунок 1.4.

Таблица 1.5.

Исх. данные

Номер группы

b, мм

20

50

75

80

100

40

60

50

75

10

a, м

0,30

0,50

0,20

0,15

0,10

0,80

0,10

0,40

0,50

0,70

l, мм

0,12

0,22

0,21

0,18

0,20

0,16

0,15

0,14

0,23

0,25

1.6. Стержень нагружен уравновешенной продольной нагрузкой в виде сосредоточенных и распределенных сил. По эпюре продольных сил определить значения и направления приложенной к стержню нагрузки (рисунок 1.5., таблица 1.6.).

Рисунок 1.5.

Таблица 1.6.

Исх. данные

Номер группы

, кН

20

50

75

80

10

40

60

50

75

10

, кН

40

25

25

20

30

24

12

22

30

30

, кН

50

45

40

35

50

40

30

50

50

40

, кН

10

10

16

15

26

20

5

20

30

10

a, м

3,0

5,0

2,0

2,5

1,0

0,8

1,2

2,4

3,5

4,0

b, м

1,3

1,5

1,2

1,5

1,0

1,8

2,0

1,4

1,5

1,7

с, м

4,0

3,5

2,4

2,0

0,8

1,0

2,5

2,0

5,0

3,0

1.7. Стальной стержень составлен из четырех равнобоких уголков и загружен сосредоточенными силами. Определить номер уголков из условия прочности (рисунок 1.6., таблица 1.7.).

Рисунок 1.6.

Таблица 1.7.

Исх. данные

Номер группы

, тн

120

150

120

150

100

80

110

140

50

75

,МПа

235

245

210

220

225

210

220

240

200

210

1.8. Полый цилиндрический стержень длиной под действием сжимающей силы укоротился на величину . Наружный диаметр цилиндра , внутренний - . Определить величину сжимающей силы и напряжения в стержне. Материал – медь (таблица 1.8.).

Таблица 1.8.

Исх. данные

Номер группы

, м

2,5

3,0

4,0

3,5

2,0

5,0

4,0

3,0

5,0

3,5

, мм

0,12

0,22

0,21

0,18

0,20

0,16

0,15

0,14

0,23

0,25

, см

20

25

30

35

20

25

30

35

20

25

, см

18

23

28

33

18

23

28

33

18

23

1.9. Чугунная труба длиной нагружена сжимающей силой . Наружный диаметр трубы , толщина стенки . Определить относительное и абсолютное укорочение трубы и проверить выполнение условия прочности (таблица 1.9.).

Таблица 1.9.

Исх. данные

Номер группы

, м

2,5

3,0

4,0

3,5

2,0

5,0

4,0

3,0

5,0

3,5

, тн

40

50

45

50

55

35

55

65

45

30

, см

20

25

30

35

20

25

30

35

20

25

, мм

8

6

10

8

10

5

12

14

6

10

1.10. Проверить выполнение условия прочности для алюминиевой трубки, загруженной продольными силами, и определить ее относительное удлинение, если Еал=0,7105МПа, Rм=130МПа (рис. 1.7., таблица 1.10).

Рисунок 1.7.

Таблица 1.10.

Исх. данные

Номер группы

, м

0,5

0,3

0,4

0,5

0,2

0,5

0,4

0,3

0,5

0,5

, тн

35

45

55

50

55

35

55

65

45

30

, см

20

25

30

35

20

25

30

35

20

25

, см

18

23

28

33

18

23

28

33

18

23

1.11. Стержень нагружен уравновешенной продольной нагрузкой в виде сосредоточенных и распределенных сил. По эпюре продольных сил определить значения и направления приложенной к стержню нагрузки (рисунок 1.8., таблица 1.11).

Рисунок 1.8.

Таблица 1.11.

Исх. данные

Номер группы

, кН

50

50

75

80

10

40

60

50

75

10

, кН

40

25

25

35

30

24

12

22

30

30

, кН

20

45

40

20

50

40

30

50

50

40

a, м

1,3

2,0

2,0

2,5

1,0

1,8

1,2

1,4

1,5

1,5

b, м

3,0

1,5

2,0

1,5

1,0

0,8

2,0

2,4

3,5

4,0

с, м

4,0

3,5

2,4

2,0

0,8

1,0

2,5

2,0

5,0

3,0

1.12. Клеть шахтного подъемника подвешена к тросу с площадью поперечного сечения , длина которого при нагружении его только весом клети равна . При загрузке клети рудой весом удлинение троса оказалось равным . Определить модуль упругости троса (таблица 1.12.).

Таблица 1.12.

Исх. данные

Номер группы

, м

125

130

140

135

120

150

140

130

150

135

, мм

1,1

1,3

1,7

1,6

1,8

0,8

0,2

0,8

0,6

1,4

, см2

12,0

12,5

13,0

13,5

14,0

14,5

15,0

10,0

10,5

11,0

, тн

20

25

30

35

40

15

5

12

8

22

1.13. Полиэтиленовая трубка кольцевого поперечного сечения с наружным диаметром растянута силой . Определить необходимую толщину стенки, если расчетное сопротивление на растяжение (таблица 1.13.).

Таблица 1.13.

Исх. данные

Номер группы

, кН

12,0

15,0

12,0

9,0

10,0

8,0

11,0

14,0

5,0

7,5

, см

10,0

15,0

13,0

11,0

12,0

12,5

11,5

9,0

7,5

9,5

Таблица 1.14.

Исх. данные

Номер группы

, см2

12,0

12,5

13,0

13,5

14,0

14,5

15,0

10,0

10,5

11,0

, м

1,5

1,3

1,4

1,5

1,2

1,5

1,4

1,3

1,5

1,2

,МПа

210

215

220

210

225

220

210

230

225

235

1.15. Определить грузоподъемность деревянного стержня и определить его абсолютное укорочение, если Е=0,1105МПа (рисунок 1.10, таблица 1.15).

Рисунок 1.10.

Таблица 1.15.

Исх. данные

Номер группы

, см2

350

300

320

400

250

350

330

300

400

300

, м

0,5

0,3

0,4

0,5

0,2

0,5

0,4

0,3

0,5

0,2

,МПа

40

41

38

42

43

44

45

46

42

40

Таблица 1.16.

Исх. данные

Номер группы

, тн

30,0

45,0

35,0

25,0

20,0

50,0

65,0

60,0

55,0

40,0

, МПа

180

190

200

185

180

210

200

195

180

180

Таблица 1.17.

Исх. данные

Номер группы

, м

12,5

13,0

14,0

13,5

12,0

15,0

14,0

13,0

15,0

13,5

, м

2,2

3,2

2,1

2,8

2,0

2,6

2,5

2,4

3,3

3,5

, тн

10,0

12,0

8,0

7,5

11,0

9,5

10,0

10,5

12,5

8,5

, мм

5,0

6,0

3,0

6,0

4,0

3,0

4,0

5,0

6,0

4,0

1.18. Трос растянут усилием . Он состоит из проволок диаметром . Определить число проволок в тросе из условия прочности (таблица 1.18.).

Таблица 1.18.

Исх. данные

Номер группы

, мм

5,0

6,0

3,0

6,0

4,0

3,0

4,0

5,0

6,0

4,0

, тн

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

2,5

3,5

3,2

2,8

3,3

, МПа

130

180

220

210

225

160

170

200

220

180

1.19. Две проволоки, одна стальная, другая медная, имеют одинаковую длину и нагружены одинаковыми осевыми растягивающими усилиями. Медная проволока имеет диаметр . Чему равен диаметр стальной проволоки, если обе проволоки удлиняются на одинаковую величину? (таблица 1.19)

Таблица 1.19.

Исх. данные

Номер группы

, мм

3,0

4,0

5,0

6,0

3,0

4,0

5,0

6,0

3,0

4,0

, МПа

2,2

2,1

2,0

1,9

2,2

2,1

2,0

2,2

1,9

2,1

, МПа

1,1

1,2

1,3

1,0

1,1

1,2

1,3

1,1

1,2

1,3

Таблица 1.20.

Исх. данные

Номер группы

, мм

10

12

16

9

15

12

10

14

7

12

, мм

16

20

22

20

25

24

18

20

16

22

, МПа

2,2

2,1

2,0

1,9

2,2

2,1

2,0

2,2

1,9

2,1

, мм

0,12

0,13

0,15

0,20

0,25

0,22

0,16

0,21

0,11

0,26

, м

0,2

0,3

0,4

0,5

0,1

0,6

0,2

0,4

0,6

0,3

Таблица 1.21.

Исх. данные

Номер группы

, тн

12,0

15,0

18,0

20,0

24,0

15,0

18,0

16,0

20,0

22,0

, мм

40

35

50

45

60

30

40

35

60

65

, МПа

220

215

210

220

225

220

210

230

225

235

Таблица 1.22.

Исх. данные

Номер группы

, см2

12,0

12,5

13,0

13,5

14,0

14,5

15,0

10,0

10,5

11,0

, м

0,5

0,3

0,4

0,5

0,2

0,5

0,4

0,3

0,5

0,2

, МПа

220

215

210

220

225

220

210

230

225

235

1.23. В поперечном сечении стержня фермы растягивающее усилие равно . Проверить прочность стержня, если он состоит из двух равнобоких уголков (таблица 1.23.).

Таблица 1.23.

Исх. данные

Номер группы

, тн

30

35

40

35

30

30

35

55

60

65

Уголок

75*5

75*6

75*7

80*6

80*7

80*8

90*8

90*9

100*8

100*7

,МПа

220

215

210

220

225

220

210

230

225

235

1.24. Стержень нагружен продольными силами. После приложения нагрузки его полная длина уменьшится на величину . Определить значение параметра сил , если , , (рисунок 1.16., таблица 1.24.).

Рисунок 1.16.

Таблица 1.24.

Исх. данные

Номер группы

, см2

8,0

8,5

9,0

9,5

10,0

10,5

11,0

11,5

12,0

12,5

a, м

0,3

0,2

0,1

0,4

0,1

0,2

0,3

0,4

0,2

0,3

b, м

0,15

0,22

0,25

0,18

0,20

0,26

0,16

0,15

0,20

0,12

с, м

0,2

0,3

0,1

0,2

0,3

0,1

0,2

0,3

0,1

0,2

, мм

1,2

1,3

1,5

2,0

2,5

2,2

1,6

2,1

1,1

2,6

1.25. Определить напряжения и деформации в стальном тросе длиной и площадью поперечного сечения , если максимальный вес грунта, извлекаемого из опускного колодца краном, не превышает (рисунок 1.17., таблица 1.25.).

Рисунок 1.17.

Таблица 1.25.

Исх. данные

Номер группы

, м

8,5

9,0

9,5

10,0

12,0

8,0

9,0

11,0

8,5

9,5

, тн

10,0

12,0

8,0

7,5

11,0

9,5

10,0

10,5

12,5

8,5

, см2

12,0

14,0

9,5

12,5

10,0

11,5

13,0

14,0

9,0

13,5

1.26. Полное удлинение стержня квадратного поперечного сечения равно . Исходя из этого условия определить размер сечения стержня и построить эпюру напряжений (рисунок 1.18., таблица 1.26.).

Рисунок 1.18.

Таблица 1.26.

Исх. данные

Номер группы

, мм

0,01

0,02

0,03

0,01

0,02

0,03

0,01

0,02

0,03

0,01

, м

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

, кН

50

60

70

80

90

100

110

90

80

70

1.27. Стальной стержень круглого сечения растягивается усилием . Относительное удлинение стержня не должно превышать , а напряжение не должно быть больше . Найти наименьший диаметр стержня, удовлетворяющий этим условиям, если (таблица 1.27.).

Таблица 1.27.

Исх. данные

Номер группы

, кН

50

60

70

80

90

100

110

90

80

70

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

1,0

1,5

2,0

,МПа

220

215

210

220

225

220

210

230

225

235

1.28. При подвешивании некоторого груза к стальной проволоке длиной и диаметром , ее удлинение оказалось равным . Затем тот же груз был подвешен к медной проволоке длиной с диаметром , и в этом случае удлинение получилось равным . Зная модуль упругости стальной проволоки (), определить модуль упругости медной (таблица 1.28.).

Таблица 1.28.

Исх. данные

Номер группы

, см

2,0

2,1

2,2

2,3

2,4

2,5

2,6

2,7

2,8

3,0

, м

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1.29. Стальной стержень имеет в правой части сплошное, а в левой части кольцевое сечение. Определить напряжения в обеих частях стержня и полное его удлинение (рисунок 1.19., таблица 1.29.).

Рисунок 1.19.

Таблица 1.29.

Исх. данные

Номер группы

, мм

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

, м

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

, кН

50

60

70

80

90

100

110

90

80

70

1.30. Для медного стержня с прямоугольным поперечным сечением, нагруженного продольными силами, определить наибольшее нормальное напряжение, полное удлинение размеров поперечного сечения: высоты в сечении , ширины в сечении , если (рисунок 1.20., таблица 1.30.).

Рисунок 1.20.

Таблица 1.30.

Исх. данные

Номер группы

, м

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

, кН

50

60

70

80

90

55

65

75

85

95

, см

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

2,5

3,5

4,5

5,5

6,5