题目
一直径d=15(mm)的45钢等截面直杆,受静拉力F=40(kN),杆材料的sigma_(mathrm{B)}=540(MPa),sigma_(mathrm{S)}=320(MPa),则该杆的工作安全系数S为()A. 1.41B. 1.49C. 1.69D. 2.38
一直径$d=15\text{mm}$的45钢等截面直杆,受静拉力$F=40\text{kN}$,杆材料的$\sigma_{\mathrm{B}}=540\text{MPa}$,$\sigma_{\mathrm{S}}=320\text{MPa}$,则该杆的工作安全系数$S$为()
A. 1.41
B. 1.49
C. 1.69
D. 2.38
题目解答
答案
A. 1.41
解析
本题考查材料力学中工作安全系数的计算,解题思路是先根据已知条件求出杆件的工作应力,再结合材料的屈服极限,利用工作安全系数的计算公式得出结果。
- 计算杆件的横截面积:
已知圆杆直径$d = 15mm=15\times10^{-3}m$,根据圆的面积公式$A=\frac{\pi d^{2}}{4}$,可得:
$A=\frac{\pi\times(15\times10^{-3})^{2}}{4}$
$=\frac{\pi\times225\times10^{-6}}{4}$
$\approx176.71\times10^{-6}m^{2}$ - 计算杆件的工作应力:
已知拉力$F = 40kN = 40\times10^{3}N$,根据轴向拉压杆的应力计算公式$\sigma=\frac{F}{A}$,可得:
$\sigma=\frac{40\times10^{3}}{176.71\times10^{-6}}$
$\approx226.36\times10^{6}Pa = 226.36MPa$ - 计算工作安全系数:
工作安全系数$S$的计算公式为$S=\frac{\sigma_{S}}{\sigma}$,其中$\sigma_{S}=320MPa$为材料的屈服极限,$\sigma = 226.36MPa$为工作应力,代入可得:
$S=\frac{320}{226.36}\approx1.41$