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材料力学第九章压杆的稳定.ppt

发布:2015-09-17约7.46千字共69页下载文档
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第九章 压杆的稳定 §9-4 提高压杆稳定性的措施 压杆临界力和临界应力的大小直接反映压杆稳定性高低,提高压杆稳定性,关键是提高临界力或临界应力. (1)减小压杆的支承长度 由临界应力图可以看出:柔度越小,临界应力越高. 减小压杆的支承长度是降低压杆柔度的方法之一. 增加支撑可以减小压杆长度. (1)减小压杆的支承长度 厂矿中架空管道的支柱,在两支柱间加上横向和斜向支撑,起到减小压杆的支承长度. 钢铁厂无缝钢管车间的穿孔机,由于压力增大,增加一个抱辊装置,提高顶杆的稳定性. 增加支撑可以减小压杆长度 §9-4 提高压杆稳定性的措施 压杆临界力和临界应力的大小直接反映压杆稳定性高低,提高压杆稳定性,关键是提高临界力或临界应力. (2)选择合理的截面形状 合理的截面形状与惯性矩有关,在面积不变的条件下,增大惯性矩. z y z y z y z y z y §9-4 提高压杆稳定性的措施 (3)改善杆端的约束情况 两端固定 ?=0.5 一端铰支, 一端固定 ?=0.7 两端铰支 ?=1.0 一端自由, 一端固定 ?=2.0 (4) 合理地选择材料(弹性模量E ) §9-4 提高压杆稳定性的措施 1. 稳定性概念 稳定平衡:压杆在某压力作用下,受到干扰力后, 能够保持原有的直线平衡状态. 不稳定平衡:压杆在某压力作用下,受到干扰力 后,不能保持原有的直线平衡状态. 失稳:压杆在压力作用下,受到干扰力后,丧失 原有的直线平衡状态. 2. 柔度、不同约束的长度因数、欧拉公式的适用范围 柔度: 惯性半径: 【本章小结】 2. 柔度、不同约束的长度因数、欧拉公式的适用范围 a、b为材料常数 强度问题 当 大柔度杆 当 中柔度杆 当 小柔度杆 【本章小结】 3. 压杆稳定条件及稳定计算 4. 提高稳定的措施 减小压杆的支承长度 选择合理的截面形状 改善杆端的约束情况 【本章小结】 第九章 压杆的稳定 本章结束 2. 其他支承情况下,压杆的临界力 上述约束是典型的理想约束,工程实际的约束很复杂. (3)螺母和丝杠连接 其简化与螺母长度lo和平均直径do的比值有关. 当 时,简化为铰支端. 当 时,简化为固定端. 当 时,简化为非完全铰. 两端均为非完全铰时,取 . (4)固定端 杆与坚实基础固结成一体的柱脚简化为固定端. §9–2 细长压杆的临界力 解: (2)边界条件 P L x P M0 P M0 P M0 x P M0 (a) (b) 令: 练9-1 试由挠曲线近似微分方程,导出两端固定细 长压杆的临界力公式. (1)挠曲线近似微分方程 §9–2 细长压杆的临界力 解: (2)边界条件 §9–2 细长压杆的临界力 练9-1 试由挠曲线近似微分方程,导出两端固定细 长压杆的临界力公式. 简化上列方程 满足上两式的根 最小根 n 等于1 解: (2)边界条件 (3)临界力公式 长度因数 ? = 0.5 §9–2 细长压杆的临界力 练9-1 试由挠曲线近似微分方程,导出两端固定细 长压杆的临界力公式. §9–3 欧拉公式的适用范围 中、小柔度杆的临界应力 第九章 压杆的稳定 1. 临界应力和柔度 (1)临界应力 细长压杆的临界应力 §9–3 欧拉公式的适用范围 中小柔度杆的临界力 压杆处于临界状态时横截面上的平均应力 其中 λ— 柔度 E— 材料的弹性模量 欧拉公式 (9.5) 1. 临界应力和柔度 其中 §9–3 欧拉公式的适用范围 中小柔度杆的临界力 柔度公式(量纲一的量) (2)柔度(细长比) μ —— 长度因数 i —— 惯性半径 (3)惯性半径 对y轴和z轴的惯性半径 (9.4) (9.3) 细长压杆的临界应力 欧拉公式 柔度 1. 临界应力和柔度 临界应力是柔度的函数 柔度是量纲一的量 临界应力图 曲线AB称为欧拉双曲线 推导欧拉公式时利用胡克定律, 不能超过比例极限 . §9–3 欧拉公式的适用范围 中小柔度杆的临界力 应力不能超过比例极限 所以有 当 (9.6) (9.7) 2. 欧拉公式的适用范围 大柔度杆 Q235钢: 当 时,才能用欧拉公式计算临界力. §9–3 欧拉公式的适用范围 中小柔度杆的临界力 当 时,为中柔度杆 (9.8) 直线经验公式 a、b为材料常数(见表9-2) (9.9) (1)中柔度杆 3. 中
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