题目
【单选题】图示阶梯杆 AD 受三个集中力 F 作用,设 AB 、 BC 、 CD 段的横截面面积分别为 A 、 2 A 、 3 A , 则三段杆的横截面上()。A. 轴力不等,应力相等B. 轴力相等,应力不等C. 轴力和应力都相等D. 轴力和应力都不等
【单选题】图示阶梯杆 AD 受三个集中力 F 作用,设 AB 、 BC 、 CD 段的横截面面积分别为 A 、 2 A 、 3 A , 则三段杆的横截面上()。
A. 轴力不等,应力相等
B. 轴力相等,应力不等
C. 轴力和应力都相等
D. 轴力和应力都不等
题目解答
答案
A. 轴力不等,应力相等
解析
考查要点:本题主要考查轴力与应力的概念及其计算,重点在于理解轴力与应力的区别,以及如何根据外力分布和截面面积判断各段的轴力和应力。
解题核心思路:
- 轴力是杆件横截面上的内力,等于截面一侧所有外力的代数和;
- 应力是轴力与横截面面积的比值($\sigma = \frac{\text{轴力}}{A}$);
- 通过静力平衡分析各段轴力,结合不同截面面积判断应力是否相等。
破题关键点:
- 分段分析:分别计算AB、BC、CD三段的轴力;
- 面积与轴力的关系:若轴力与面积成正比,则应力相等。
假设三个集中力$F$分别作用在节点B、C、D处,方向相同(例如均向右)。
AB段(面积$A$)
- 轴力:仅受B点的力$F$,轴力为$F$;
- 应力:$\sigma_{AB} = \frac{F}{A}$。
BC段(面积$2A$)
- 轴力:需传递B点的$F$和C点的$F$,轴力为$F + F = 2F$;
- 应力:$\sigma_{BC} = \frac{2F}{2A} = \frac{F}{A}$。
CD段(面积$3A$)
- 轴力:需传递B、C、D三点的力,轴力为$F + F + F = 3F$;
- 应力:$\sigma_{CD} = \frac{3F}{3A} = \frac{F}{A}$。
结论:轴力不等($F, 2F, 3F$),但应力相等($\frac{F}{A}$)。