材料力學(xué)B第9章壓桿穩(wěn)定

材料力學(xué)B第9章壓桿穩(wěn)定第一頁(yè)，共33頁(yè)。壓桿9.1壓桿穩(wěn)定的概念第二頁(yè)，共33頁(yè)。壓桿工程實(shí)例第三頁(yè)，共33頁(yè)。桁架壓桿工程實(shí)例第四頁(yè)，共33頁(yè)。工程實(shí)例第五頁(yè)，共33頁(yè)。壓桿失穩(wěn)失穩(wěn)：對(duì)細(xì)長(zhǎng)壓桿，當(dāng)作用于其上的軸向壓力達(dá)到或超過某一極限值時(shí)，桿會(huì)突然產(chǎn)生側(cè)向彎曲而失去直線平衡，這種現(xiàn)象稱為壓桿喪失穩(wěn)定性，簡(jiǎn)稱失穩(wěn)。第六頁(yè)，共33頁(yè)。穩(wěn)定平衡處于平衡形態(tài)壓桿受到橫向干擾力作用時(shí)將變成曲線桿，但是卸除擾動(dòng)載荷后曲線恢復(fù)成原來(lái)的直線平衡形態(tài)。FPFPFP<Fcr

第七頁(yè)，共33頁(yè)。不穩(wěn)定平衡當(dāng)載荷大于一定值時(shí)壓桿受到橫向干擾力作用時(shí)變成曲線桿，卸除擾動(dòng)載荷后，曲線不能恢復(fù)成原來(lái)的直線形態(tài)而保持曲線形態(tài)的平衡。FPFPFP>Fcr

臨界壓力：使壓桿由直線穩(wěn)定平衡過渡到不穩(wěn)定平衡的極限壓力值。記為Fcr。第八頁(yè)，共33頁(yè)。失穩(wěn)現(xiàn)象不局限于桿件，在多種結(jié)構(gòu)上都會(huì)發(fā)生，且有多種形式。第九頁(yè)，共33頁(yè)。假定Fp>Fcr,根據(jù)局部平衡條件：M(x)=-FPw(x)9.2兩端鉸支細(xì)長(zhǎng)壓桿的臨界壓力第十頁(yè)，共33頁(yè)。該微分方程的通解為w=Asinkx+Bcoskx邊界條件w(0)=0,w(l)=0若A=0，則有因此只有第十一頁(yè)，共33頁(yè)。保持曲線平衡的壓力值臨界載荷為上式也稱為兩端鉸支細(xì)長(zhǎng)壓桿的歐拉公式。第十二頁(yè)，共33頁(yè)。失穩(wěn)的撓曲線函數(shù)為這里A是待定常數(shù)。第十三頁(yè)，共33頁(yè)。前面在兩端鉸支壓桿兩端受壓的假設(shè)下，導(dǎo)出了歐拉方程。實(shí)際上軸向受壓桿的支座形式可以有多種，支座的形式將極大地影響臨界載荷的大小。兩端鉸支細(xì)長(zhǎng)桿的變形與兩端非鉸支細(xì)長(zhǎng)桿的變形進(jìn)行分析對(duì)比，確定兩端非鉸支細(xì)長(zhǎng)桿的臨界載荷。9.3其他支座條件下細(xì)長(zhǎng)壓桿的臨界壓力第十四頁(yè)，共33頁(yè)。兩端鉸支第十五頁(yè)，共33頁(yè)。一端固定一端自由第十六頁(yè)，共33頁(yè)。兩端固定第十七頁(yè)，共33頁(yè)。一端固定一端鉸支第十八頁(yè)，共33頁(yè)。不同支座條件普適的歐拉方程這里μl是

有效長(zhǎng)度.μ稱作長(zhǎng)度因數(shù).第十九頁(yè)，共33頁(yè)。0.5l不同約束條件下細(xì)長(zhǎng)壓桿的歐拉方程支座形式兩端鉸支一端固定一端鉸支兩端固定一端固定一端自由兩端固定但可橫向移動(dòng)失穩(wěn)時(shí)變形的曲線FpcrABlFPcrμμ=1μ0.7μ=0.5μ=2μ=1FPcrABlFPcrABl0.7lCCDC—撓曲線拐點(diǎn)C、D—撓曲線拐點(diǎn)0.5lFpcrFPcrl2llC—撓曲線拐點(diǎn)第二十頁(yè)，共33頁(yè)。臨界應(yīng)力

從前面的討論可知若

則

定義9.4歐拉公式的適用范圍經(jīng)驗(yàn)公式第二十一頁(yè)，共33頁(yè)。問題?歐拉公式可用于計(jì)算圖中各桿的臨界載荷嗎?4根桿的材料和直徑相同。所有的桿都會(huì)發(fā)生失穩(wěn)嗎?第二十二頁(yè)，共33頁(yè)。慣性半徑柔度或長(zhǎng)細(xì)比根據(jù)細(xì)長(zhǎng)比劃分壓桿類型第二十三頁(yè)，共33頁(yè)。長(zhǎng)細(xì)比給出了長(zhǎng)度、約束條件、尺寸和截面形式對(duì)臨界載荷的綜合影響。根據(jù)長(zhǎng)細(xì)比將壓桿分成三類.柔度或長(zhǎng)細(xì)比第二十四頁(yè)，共33頁(yè)。壓桿分類大柔度桿

當(dāng)≥p桿件會(huì)發(fā)生彈性失穩(wěn).中柔度桿

當(dāng)

s

≤

≤p桿件會(huì)發(fā)生非彈性失穩(wěn)。小柔度桿

當(dāng)

<

s

桿件會(huì)發(fā)生屈服現(xiàn)象.

第二十五頁(yè)，共33頁(yè)。三類壓桿的臨界應(yīng)力公式大柔度桿中柔度桿小柔度桿極限載荷第二十六頁(yè)，共33頁(yè)。臨界應(yīng)力總圖（大柔度桿）（中柔度桿）（小柔度桿）第二十七頁(yè)，共33頁(yè)。1安全因數(shù)法nw

nst工作安全因數(shù)這里臨界應(yīng)力工作應(yīng)力9.5壓桿的穩(wěn)定校核第二十八頁(yè)，共33頁(yè)。從相關(guān)的工程規(guī)范、手冊(cè)中可以找到。2折減因數(shù)法j稱為折減因數(shù)。使用該公式校核和設(shè)計(jì)壓桿的方法稱為折減因數(shù)法。第二十九頁(yè)，共33頁(yè)。我們將桿件分成三類，分別是細(xì)長(zhǎng)桿、中長(zhǎng)桿和短粗桿，三者之中細(xì)長(zhǎng)桿是最容易失穩(wěn)的。細(xì)長(zhǎng)桿的臨界載荷公式為它與有效長(zhǎng)度、約束條件、截面幾何形式和材料有關(guān)。因此如果想提高壓桿的穩(wěn)定性，應(yīng)該關(guān)注這些因素。9.6提高壓桿穩(wěn)定性的措施第三十頁(yè)，共33頁(yè)。壓