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工程力学 教学课件 作者 钱双彬 第九章压杆稳定.ppt

发布:2017-08-15约3.35千字共39页下载文档
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* (2)求临界力: 大柔度杆,由欧拉公式求临界力。 * [例8]一等直压杆长 L=3.4 m,A=14.72 cm2,I=79.95 cm4, E=210 GPa,F=60 kN,材料为A3钢,两端为铰支座。 试进行稳定校核。 (1)nw=2; (2)〔σ〕=140 MPa 解 (1)安全系数法: * (2)折减系数法。 查表——λ =140,φ=0.349;λ=150,φ=0.306。 * 四、提高压杆稳定的措施 1.选择合理的截面形状: 2.改变压杆的约束形式: 约束的越牢固 3.选择合理的材料: 但是对于各种钢材来讲,弹性模量的数值相差不大。 (1)大柔度杆——采用不同钢材对稳定性差别不大; (2)中柔度杆——临界力与强度有关,采用不同材料 对稳定性有一定的影响; (3)小柔度杆——属于强度问题,采用不同材料有影响。 * 要点小结 一、压杆稳定性的概念 在外力作用下,压杆保持原有直线平衡状态的能力。 稳定的平衡状态—— 二、判断压杆稳定的标志——Fcr 临界的平衡状态—— 不稳定的平衡状态(失稳)—— 临界的平衡状态 给干扰力时,在干扰力给定的位置上平衡; 无干扰力时,在原有的直线状态上平衡 (它是稳定与不稳定的转折点)。 三、临界应力总图 重点 临界应力与柔度之间的变化关系图。 * (临界柔度) 1.大柔度杆(细长压杆)采用欧拉公式计算。 2.中柔度杆(中长压杆)采用经验公式计算。 ——直线型经验公式 ——抛物线型经验公式 四、临界力、临界应力的计算及欧拉公式的使用范围 3.小柔度杆(短粗压杆)只需进行强度计算。 重点 * (1)安全系数法: (2)折减系数法: 1.稳定条件: 2.稳定计算: (1)校核稳定性; (2)设计截面尺寸; (3)确定外荷载。 五、压杆的稳定计算 六、注意的问题 首先确定压杆的柔度,判断用哪个公式计算临界力和临界应力,然后用相应的计算公式计算临界力、临界应力及稳定计算。 重点 * * * 第九章 压杆稳定 9.1 压杆稳定的概念 9.2 两端铰支细长压杆的临界力 9.3 其他支承下细长压杆的临界力 9.4节 临界应力、欧拉公式的适用范围 9.5节 压杆的稳定计算及提高压杆稳定的措施 要点小结 * 9.1 压杆稳定的概念 * F * 短粗压杆—— F F 细长压杆——需考虑稳定性。 (保证具有足够的强度) 一、压杆稳定性的概念 在外力作用下,压杆保持原有直线平衡 状态的能力。 ——稳定平衡 小球的稳定与不稳定平衡 * —— 稳定平衡和不稳定平衡 ——不稳定平衡 * 稳定平衡 不稳定平衡 二、压杆的稳定平衡与不稳定平衡 * 三、临界的平衡状态 给干扰力时,在干扰力给定的位置上平衡; 无干扰力时,在原有的直线状态上平衡 (它是稳定与不稳定的转折点)。 压杆不稳定平衡↓失稳 * 稳定的平衡状态—— 四、判断压杆稳定的标志——Fcr 临界的平衡状态—— 不稳定的平衡状态(失稳)—— 压杆的临界压力:Fcr( 稳定平衡的极限荷载) 稳 定 平 衡 不 稳 定 平 衡 临界状态 * * 9.2 两端铰支细长压杆的临界力 假定压力以达到临界值,杆已经处于微弯状态且服从虎克定律,如图,从挠曲线入手,求临界力。 (1)弯矩: (2)挠曲线近似微分方程: EI F k cr = 2 : 令 x w Fcr Fcr M w x w Fcr Fcr L * (3)微分方程的解: (4)确定积分常数: 临界力 F c r 是微弯下的最小压力,故,只能取n=1 ;且杆将绕惯性矩最小的轴弯曲。 (n=0、1、2、3……) * * * 9.3 其他支承下细长压杆的临界力 (μ——长度系数,L——实际长度,μL——相当长度) ——临界力的欧拉公式 公式的应用条件: (1)理想压杆; (2)线弹性范围内。 * * 解:变形如图,其挠曲线近似微分方程为: 边界条件为: Fcr m 0 Fcr m 0 x w [例1]试由挠曲线近似微分方程,导出下述两种细长压杆的临界力公式。 Fcr M Fcr m 0 x w w F * 为求最小临界力, “ n”应取除零以外的最小值,即取: 所以,临界力为: ?=0.5 * (3)压杆的临界力: [例2]求下列细长压杆的临界力。(yz面失稳两端铰支,长L2;xy面失稳一端固定,一端铰支,长L1) y x z y z b h L 1 L 2 ?=1.0, 解 (1)绕 y 轴,两端铰支: ?=0.7, (2)绕 z 轴,左端固定,右端铰支:
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