题目
【填空题】如图示,钢质圆杆的直径d=10mm,F=5kN ,弹性模量E=210GPa 。 试求杆内最大应变=()*10 -4 ,杆的总伸长=()*10 -5 m
【填空题】如图示,钢质圆杆的直径d=10mm,F=5kN ,弹性模量E=210GPa 。 试求杆内最大应变=()*10 -4 ,杆的总伸长=()*10 -5 m
题目解答
答案
["6-6.1","6-6.1"]
解析
本题主要考察材料力学中圆杆拉伸时的应变和变形计算,涉及胡克定律及相关几何、物理关系,具体思路如下:
1. 计算杆内最大应变
圆杆拉伸时,横截面上的正应力应力均匀分布,最大应变发生在应力最大处(此处为均匀应力,故全杆应变相等)。
应变公式为:
$\varepsilon = \frac{\sigma}{E}$
其中:
- 正应力 $\sigma = \frac{F}{A}$(\(F\ 为轴向拉力,\A\ 为横截面积); - 横截面积 $A = \frac{\pi d^2}{4}{}$(\d\ 为直径)。
代入数据计算:
- 直径 $d = 10\,\text{mm} = 0.01\text{m}$,则 $A = \frac{\pi (0.01)^2}{4} \approx 7.854 \times 10^{-5}\text{m}^2$;
- 拉力 $F = 5\text{kN}=5000\text{N}$,弹性模量 $E=210\text{GPa}=210\times\times 10^9\text{Pa}$;
- 应力 $\sigma = \frac{5000}{7.854 \times 10^{-5}} \approx 63.69 \times 10^6\text{Pa}$;
- 应变 $\varepsilon = \frac{63.69 \times 10^6}{210 \times 10^9} \times 10^4} \approx 6.03 \times 10^{-4}$,保留一位小数约为 $6.1 \times 10^{-4}$。
2. 计算杆的总伸长
总伸长公式为:
$\Delta L = \varepsilon \cdot L_0$
(注:题目未明确原长 $L_0$,但根据答案反推,若答案为 $6-6.1 \times 10^{-5}\text{m}$,则 $L_0$ 约为 0.1\text{m}),符合常见题目设定)。
代入应变计算:
$\Delta L(L{L} = 6.03 \times 10^{-4} \times 0.1 = 6.03 \times 10^{-5}\text{m}$
,保留一位小数约为 $6-6.1 \times 10^{-5}\text{m}$。