以上讨论的是两端铰支的细长压杆的临界力计算。对于其他支承形式的压杆,也可用同样方法导出其临界力的计算公式。因此,可将两端铰支约束压杆的挠曲线形状取为基本情况,而将其他杆端约束条件下压杆的挠曲线形状与之进行对比,从而得到相应杆端约束条件下压杆临界力的计算公式。表11-1各种支承约束条件下等截面压杆临界力的欧拉公式以上讨论的都是理想的支承情况。现分别计算两种截面杆的临界力。......
2023-08-26
综上所述,压杆按照其柔度的不同,可以分为三类,并分别由不同的计算公式计算其临界应力。当λ≥λP时,压杆为细长杆(大柔度杆),其临界应力用欧拉临界应力公式(11-9)来计算;当λs<λ<λP时,压杆为中长杆(中柔度杆),其临界应力用经验公式(11-14)或式(11-17)来计算;当λ≤λs时,压杆为短粗杆(小柔度杆),其临界应力等于杆受压时的极限应力。
如果将压杆的临界应力根据其柔度不同而分别计算的情况用一个简图来表示,该图形就称为压杆的临界应力总图。图11-9与图11-10即某塑性材料的临界应力总图。其中,图11-10中曲线ACB是按欧拉临界应力公式(11-9)绘制的,曲线EC是按抛物线形经验公式(11-17)绘制的,两曲线交于C点,C点的坐标可由式(11-9)和式(11-17)联立解得。如对Q235钢,其E=200GPa,a=235MPa,b=0.00668MPa,此时
图11-9
图11-10
抛物线形经验公式为
欧拉临界应力公式为
由上述两方程解得C点的横坐标λc=123,纵坐标σc=132MPa。由临界应力总图可以看出,Q235钢应在λ=0~123时用抛物线形经验公式计算临界应力,在λ>123时用欧拉公式计算临界应力。
从理论上讲,图11-10中临界应力总图应以λP作为两段曲线的分界点,但由于材质变异、截面公差及试件质量方面的影响,试验结果与理论公式常有差别,考虑到实际工程中轴心受压构件不可能处于理想状态,因而,由试验得出的曲线EC就更能反映压杆的实际工作情况,所以用λc作为两类公式的分界点比较合适。这就是钢结构相关规范规定对于Q235钢当λ>123时才用欧拉公式的原因。
由图11-9和图11-10还可知临界应力均随柔度λ的增大而逐渐衰减,也就是说压杆越细越长就越容易失去稳定。
有关建筑力学(第3版)的文章
以上讨论的是两端铰支的细长压杆的临界力计算。对于其他支承形式的压杆,也可用同样方法导出其临界力的计算公式。因此,可将两端铰支约束压杆的挠曲线形状取为基本情况,而将其他杆端约束条件下压杆的挠曲线形状与之进行对比,从而得到相应杆端约束条件下压杆临界力的计算公式。表11-1各种支承约束条件下等截面压杆临界力的欧拉公式以上讨论的都是理想的支承情况。现分别计算两种截面杆的临界力。......
2023-08-26
由式(7-6)、式(7-7)可知,轴向拉压杆在斜截面上有正应力和剪应力,它们的大小随截面的方位α角的变化而变化。当α=0°时,正应力达到最大值:由此可见,拉压杆的最大正应力发生在横截面上。当α=90°时,σα=τα=0,这表明在平行于杆轴线的纵向截面上无任何应力。......
2023-08-26
由此可得,横截面上各点处的正应力σ大小相等[图7-7]。若杆的轴力为N,横截面面积为A,则正应力为应力的单位为帕斯卡(简称帕),1帕=1牛顿/平方米,或表示为1Pa=1N/m2。由于前面已规定了轴力的正负号,由式(7-1)可知,正应力也随轴力N而有正负之分,即拉应力为正,压应力为负。直杆的横截面面积A=10cm2,试计算各段横截面上的正应力。图7-8用截面法求出各段轴力:由式(7-1)计算各段的正应力值为......
2023-08-26
即已知压杆的几何尺寸、所用材料及支承条件,按稳定条件计算其能够承受的许用荷载值F。在稳定条件式中,已知φ后才能标出A值,但在杆件尺寸未确定之前,无法确定λ值,因而也就无法确定φ值,故可采用试算的方法。然后,根据截面尺寸及杆长计算出柔度λ,由λ查出φ,再以算得的面积A和查得的φ值验算其是否满足稳定条件。......
2023-08-26
于是临界应力可写为令则上式为计算压杆临界应力的欧拉公式,式中λ称为压杆的柔度。从式(9-3)还可以看出,压杆的柔度值越大,则其临界应力越小,压杆就越容易失稳。因此,欧拉公式的适用范围应当是压杆的临界应力σcr不超过材料的比例极限σP,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上式表明,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。......
2023-06-16
图11-1上述现象表明,在轴向压力F由小逐渐增大的过程中,压杆由稳定的平衡转变为不稳定的平衡,这种现象称为压杆丧失稳定性或者压杆失稳。显然压杆是否失稳取决于轴向压力的数值,压杆由直线状态的稳定的平衡过渡到不稳定的平衡时所对应的轴向压力,称为压杆的临界压力或临界力,用Fcr表示。......
2023-08-26
在建筑结构中,矩形截面受扭杆一般都处于约束扭转状态。但是,由于约束扭转所引起的正应力可忽略不计,所以可按自由扭转的情况进行计算。这里直接给出矩形截面扭转轴的弹性力学解释的结论:矩形截面扭转轴的横截面上仍然只有剪应力,虽有正应力,但只要h/b的值不太大,正应力的数值很小,可忽略不计。横截面上的最大剪应力发生在长边的中点处。单位长度扭转角全轴的扭转角......
2023-08-26
对于细长的压杆却表现出性质完全不同的破坏现象。1925 年苏联的莫兹尔桥及1940 年美国的塔科马桥的破坏都是因压杆失稳而造成的重大工程事故。下面讨论细长压杆的稳定性问题。使中心受压直杆的直线平衡形式,由稳定平衡转变为不稳定平衡时所受的轴向压力,称为临界载荷,或简称为临界力,用Pcr表示。本章主要讨论中心受压直杆的稳定问题,研究确定压杆临界力的方法、压杆的稳定计算和提高压杆承载能力的措施。......
2023-06-19
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