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欧拉公式适用范围-建筑力学(第3版)

【摘要】:由于欧拉公式是假设材料在线弹性范围内的条件下,根据挠曲线近似微分方程导出的,而应用此微分方程时,材料必须适用胡克定律。故欧拉公式的适用范围是:临界应力σcr不超过材料的比例极限。即有若设λP为压杆的临界应力达到材料的比例极限σP时的柔度值,则故欧拉公式的适用范围为式表明,当压杆的柔度不小于λP时,才可以应用欧拉公式计算临界力或临界应力。这类压杆称为大柔度杆或细长杆,欧拉公式只适用于大柔度杆。

由于欧拉公式是假设材料在线弹性范围内的条件下,根据挠曲线近似微分方程导出的,而应用此微分方程时,材料必须适用胡克定律。当压杆的临界应力σcr超过材料的比例极限时,胡克定律不再适用,欧拉公式也就不适用了。故欧拉公式的适用范围是:临界应力σcr不超过材料的比例极限。即

若设λP为压杆的临界应力达到材料的比例极限σP时的柔度值,则

故欧拉公式的适用范围为

式(11-13)表明,当压杆的柔度不小于λP时,才可以应用欧拉公式计算临界力或临界应力。这类压杆称为大柔度杆或细长杆,欧拉公式只适用于大柔度杆。从式(11-12)中可知,λP的值取决于材料性质,不同的材料都有自己的E值和σP值,所以不同材料制成的压杆,其λP值不同,欧拉公式的适用范围也不同。

对于用Q235钢制成的压杆,E=200GPa,σP=200MPa,其判别柔度λP

若压杆的柔度λ小于λP,则这类杆称为小柔度杆或非细长杆。小柔度杆的临界应力大于材料的比例极限,这时的压杆将产生塑性变形,称为弹塑性稳定问题。

【例11-2】 图11-8所示的矩形截面压杆,其支承情况为:在平面(纸面平面)内,两端固定;出平面(与纸面垂直的平面)内,下端固定,上端自由。已知l=3m,b=0.1m,材料的弹性模量E=200GPa,比例极限σP=200MPa,试计算该压杆的临界力。

图11-8

【解】 (1)判断失稳方向。由于杆的上端在两个平面(在平面与出平面)内的支承情况不同,因此压杆在两个平面内的长细比也不同,压杆将首先在λ值大的平面内失稳。两种情况下的λ值分别为

平面内:

平面外:

因λz>λy,所以杆若失稳,将发生在出平面内。

(2)判定该压杆是否可用欧拉公式求临界力。

因λz>λP,故可用欧拉公式求临界力,其值为