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建筑力学第3版-临界应力总图-压杆计算公式

【摘要】: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。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。

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。