题目
五、悬臂梁由三块木板粘接而成。跨度为1m。胶合面的许可切应-|||-力为0.34MPa,木材的许用弯曲正应力 [ o] =10MPa ,许用切应力-|||-[ r] =1MPa ,求许可载荷F。(本题20分)-|||-F-|||-50-|||--z50-|||-50-|||-100

题目解答
答案


解析
步骤 1:画梁的剪力图和弯矩图
根据题目描述,悬臂梁的跨度为1m,受力情况为一端固定,另一端受集中力F的作用。因此,梁的剪力图和弯矩图如下:
- 剪力图:在固定端处剪力为F,在自由端处剪力为0。
- 弯矩图:在固定端处弯矩为0,在自由端处弯矩为-F。
步骤 2:按正应力强度条件计算许可载荷
根据正应力强度条件,梁的最大正应力不应超过许用正应力。梁的最大正应力出现在固定端,其值为:
\[ \sigma_{max} = \frac{M_{max}}{W} \]
其中,$M_{max}$为最大弯矩,$W$为截面抵抗矩。对于矩形截面,$W = \frac{bh^2}{6}$,其中b为宽度,h为高度。因此,许可载荷$F_1$为:
\[ F_1 \leq \frac{10 \times 10^6 \times 100 \times 150^2 \times 10^{-9}}{6} = 3750N = 3.75kN \]
步骤 3:按切应力强度条件计算许可载荷
根据切应力强度条件,梁的最大切应力不应超过许用切应力。梁的最大切应力出现在固定端,其值为:
\[ \tau_{max} = \frac{3F}{2A} \]
其中,A为截面面积。因此,许可载荷$F_2$为:
\[ F_2 \leq \frac{2 \times 10^6 \times 100 \times 150 \times 10^{-6}}{3} = 10000N = 10kN \]
步骤 4:按胶合面强度条件计算许可载荷
根据胶合面强度条件,梁的最大切应力不应超过胶合面的许可切应力。梁的最大切应力出现在固定端,其值为:
\[ \tau_{a} = \frac{4F}{3bh} \]
因此,许可载荷$F_3$为:
\[ F_3 \leq \frac{3 \times 100 \times 150 \times 10^{-6} \times 0.34 \times 10^6}{4} = 3.825kN \]
步骤 5:确定梁的许可载荷
梁的许可载荷为上述三个许可载荷中的最小值,即:
\[ [F] = \min(F_1, F_2, F_3) = \min(3.75kN, 10kN, 3.825kN) = 3.75kN \]
根据题目描述,悬臂梁的跨度为1m,受力情况为一端固定,另一端受集中力F的作用。因此,梁的剪力图和弯矩图如下:
- 剪力图:在固定端处剪力为F,在自由端处剪力为0。
- 弯矩图:在固定端处弯矩为0,在自由端处弯矩为-F。
步骤 2:按正应力强度条件计算许可载荷
根据正应力强度条件,梁的最大正应力不应超过许用正应力。梁的最大正应力出现在固定端,其值为:
\[ \sigma_{max} = \frac{M_{max}}{W} \]
其中,$M_{max}$为最大弯矩,$W$为截面抵抗矩。对于矩形截面,$W = \frac{bh^2}{6}$,其中b为宽度,h为高度。因此,许可载荷$F_1$为:
\[ F_1 \leq \frac{10 \times 10^6 \times 100 \times 150^2 \times 10^{-9}}{6} = 3750N = 3.75kN \]
步骤 3:按切应力强度条件计算许可载荷
根据切应力强度条件,梁的最大切应力不应超过许用切应力。梁的最大切应力出现在固定端,其值为:
\[ \tau_{max} = \frac{3F}{2A} \]
其中,A为截面面积。因此,许可载荷$F_2$为:
\[ F_2 \leq \frac{2 \times 10^6 \times 100 \times 150 \times 10^{-6}}{3} = 10000N = 10kN \]
步骤 4:按胶合面强度条件计算许可载荷
根据胶合面强度条件,梁的最大切应力不应超过胶合面的许可切应力。梁的最大切应力出现在固定端,其值为:
\[ \tau_{a} = \frac{4F}{3bh} \]
因此,许可载荷$F_3$为:
\[ F_3 \leq \frac{3 \times 100 \times 150 \times 10^{-6} \times 0.34 \times 10^6}{4} = 3.825kN \]
步骤 5:确定梁的许可载荷
梁的许可载荷为上述三个许可载荷中的最小值,即:
\[ [F] = \min(F_1, F_2, F_3) = \min(3.75kN, 10kN, 3.825kN) = 3.75kN \]