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工程力学 教学课件 作者 佘斌 工程力学10 压杆的稳定问题.PPT

发布:2017-08-15约3.69千字共35页下载文档
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作业 10-1 10-2 作业 10-4 10-5 例10-4:内燃机配气机构中的挺杆,打开气阀时挺杆所能承受的最大压力 ,已知挺杆长 ,圆截面直径 。规定的稳定安全因数 ,材料为普通钢材,E =206GPa, 。试校核挺杆的稳定性。 解: 挺杆的截面为圆截面,可简化为两端铰支约束, 用欧拉公式计算挺杆的临界压力 挺杆的工作稳定安全因数为: 挺杆满足稳定性要求。 二、压杆合理设计 4、合理选择材料 3、合理选择截面形状 1、尽量减小压杆长度 2、改善压杆的约束条件 10.5 压杆稳定条件·压杆合理设计 第10章 压杆的稳定问题 机械工业出版社 工程力学 佘斌 主编 胡红玉 郭磊 副主编 王路珍 蔡中兵 参编 10.4 欧拉公式的适用范围·临界应力总图 10.3 其它支承细长压杆的临界力 10.2 两端铰支细长压杆的临界力 10.1 压杆稳定的概念 第10章 压杆的 稳定问题 工程力学 10.5 压杆稳定条件·压杆合理设计 如图a把一张卡片纸竖立在桌上,其自重就可以把它压弯。若如图b所示,把纸片折成角钢形竖立在桌上,其自重就不能把它压弯了。若如图c所示,把纸片卷成圆筒形竖立在桌上,则在它的顶部加上小砝码也不把它压弯。为什么? a) b) c) 思考题 工程实例 10.1 压杆稳定的概念 理想中心压杆: 稳定 事物保持常态。 事物无法保持常态。 失稳 1. 直杆(无初曲率), 2. 压力无偏心。 10.1 压杆稳定的概念 F 轴压 F(较小) 压弯 F(较小) 恢复 直线平衡 曲线平衡 直线平衡 Q F(特殊值) 压弯 失稳 曲线平衡 曲线平衡 F(特殊值) 保持常态、稳定 失去常态、失稳 Q Q Q 10.1 压杆稳定的概念 压杆失稳的现象 1. 轴向压力较小时,杆件能保持稳定的直线平衡状态; 2. 轴向压力增大到某一特殊值时,直线不再是杆件唯 一的平衡状态; 稳定: 理想中心压杆能够保持稳定的(唯一的) (Stable) 直线平衡状态; 失稳: 理想中心压杆丧失稳定的(唯一的)直 (Unstable) 线平衡状态; 压杆失稳时,两端轴向压力的特殊值 临界力 (Critical force) 10.2 两端铰支细长压杆的临界力 压杆在距离坐标原点x处的横截面上的弯矩为: 得挠曲线近似微分方程为: 令 边界条件1 :x = 0时,y = 0可确定B = 0 10.2 两端铰支细长压杆的临界力 边界条件2: x = l 时,y = 0 A = 0 压杆不弯曲,与其微弯状态相矛盾 10.2 两端铰支细长压杆的临界力 两端铰支等截面细长中心受压直杆临界力Fcr的欧拉公式: 挠曲线为半波正弦曲线 10.2 两端铰支细长压杆的临界力 在确定的约束条件下,欧拉临界力Fcr: 3、与外部轴向压力的大小无关; 1、仅与材料(E)、长度( l ) 和截面尺寸(A)有关,材料的E越大,截面越粗,杆件越短,临界力Fcr越高; 2、是压杆自身的一种力学性质指标,反映承载能力的强弱,临界力Fcr越高,稳定性越好,承载能力越强; 4、I 是截面的最小形心主惯性矩。 10.2 两端铰支细长压杆的临界力 例10-1:一细长木柱两端铰支,其横截面为 的矩形,杆长l = 4m,木材的弹性模量E = 10GPa,求木柱的临界压力。 解: 因为细长木柱在刚度最小的平面内弯曲,因此 I 取横截面的最小惯性矩 由欧拉公式得木柱的临界压力 其它支承情况下细长压杆的临界力 μ称为压杆的长度因数,与约束性质有关。 原压杆的相当长度 约束越强, 约束越弱, 因数μ越小, 临界力Fcr越高, 稳定性越好; 因数μ越大, 临界力Fcr越低, 稳定性越差。 10.3 其它支承细长压杆的临界力 压杆的长度因数 如图a把一张卡片纸竖立在桌上,其自重就可以把它压弯。若如图b所示,把纸片折成角钢形竖立在桌上,其自重就不能把它压弯了。若如图c所示,把纸片卷成圆筒形竖立在桌上,则在它的顶部加上小砝码也不把它压弯。为什么? a) b) c) 答:这是因为从 a →b →c,截面的最小形心惯性矩Imin逐渐地增大了,从而使相应形状的纸片的临界力也增大了。 思考题 例10-2:一细长圆截面活塞杆,工作时可将其视为一端固定另一端自由,平均外伸长度l = 900mm,直径d = 25mm,材料为A3钢,弹性模量E =206GPa。试求活塞杆的临界压力。 解: 根据活塞杆的约束情
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