工程力学（静力学与材料力学）教学课件作者顾晓勤第11章压杆稳定第1节压杆稳定的概念课件.ppt

第 1 节 压杆稳定的概念 第十一章 压杆稳定 压杆稳定实例 例：如图所示发动机配气机构中的挺杆，在推动摇臂打开气阀时，受到压力作用。 对于细长杆件，受压开始时轴线为直线，接着被压弯，发生大的弯曲变形，最后折断。 摇臂 气阀 挺杆 又如桁架结构中的抗压杆、千斤顶的丝杠、建筑物中的柱子、撑杆跳运动员用的杆等都是受压杆件。 内燃机的连杆 撑杆跳运动员用的杆 勃兰登堡门（BRANDENBURGER TOR）：它建于1788年~1791年，一直是德国统一的象征。 工程实际中一些受压力的薄壁构件，如果外力过大，也会发生失稳现象。 b）薄壁圆筒 a）狭长截面薄壁构件 宽30mm，厚2mm，材料压缩极限470MPa 当高30mm时，压坏需要28.3kN; 当高500mm时，压弯需要45N 历史上发生过桥梁突然倒塌的严重事故，其原因是起初人们对压杆失稳还没有认识，对桥梁桁架中的某些杆件只进行了强度计算，却发生了失稳破坏。 失稳破坏—典型亊例 珩架结构——失稳破坏 在工程实际中，要保证构件或结构物能正常工作，除了要满足强度、刚度条件外，还必须满足稳定性的要求。因此，在设计细长受压构件时，必须保证其有足够的稳定性。 稳定性：稳定性是指构件保持其原有平衡状态的能力。 结 论 物体平衡的稳定性 稳定平衡 不稳定平衡 随遇平衡 稳定失效：指构件在某种外力（例如轴向压力）作用下，其平衡形式发生突然转变。 物体稳定性的几个概念 (1)如果 ，即 ，则杆将自动恢复到原来的竖直平衡位置，说明杆原来的竖直平衡状态是稳定的； 讨 论 (2)如果 ，即 ，则杆将继续偏斜，不能回复到原来的竖直平衡位置，表明其原来的竖直平衡状态是不稳定的； (3)如果 ，即 ，则杆不仅在竖直位置保持平衡，而且在偏斜状态也能够保持平衡。 临界压力或临界力：当压力逐渐增加到某一极限值时，如果再作用一个微小的侧向干扰力，使其产生微小的侧向变形，在除去干扰力后，压杆将不再能够恢复其原来的直线平衡状态，这说明压杆原来直线形状的平衡是不稳定的，上述压力的极限值称为临界压力或临界力。一般用Fcr表示，它是判断压杆是否失稳的一个指标。 稳定平衡状态：当时 ，压杆处于稳定的直线形状的平衡状态。 (a) (b) (c) (d) 不稳定平衡状态：当时 ，压杆处于不稳定的直线形状的平衡状态。 (a) (b) (c) (d) 临界状态：当 时，压杆处于临界状态，压杆既可能处于直线形状平衡状态，也可能处于很微小的曲线形状的平衡状态。 (a) (b) (c) (d) 第 1 节 压杆稳定的概念 第十一章 压杆稳定