壓桿穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)

壓桿穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)第一頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日橫截面和材料相同的壓桿，桿的長(zhǎng)度不同，因外力作用發(fā)生破壞的性質(zhì)將發(fā)生根本的改變。短粗的壓桿是強(qiáng)度問(wèn)題,細(xì)長(zhǎng)壓桿則是穩(wěn)定性問(wèn)題。細(xì)長(zhǎng)壓桿失穩(wěn)突然，破壞后果嚴(yán)重，有必要確定其臨界載荷。

一、問(wèn)題的提出第二頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日觀察兩端絞支壓桿的失穩(wěn)現(xiàn)象;用測(cè)定橫向變形的方法確定兩端絞支壓桿的臨界荷載Pcr，并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡谌?yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日三、實(shí)驗(yàn)原理中心受壓的直桿壓桿當(dāng)荷載小于Pcr時(shí)，保持直線形狀的平衡，即使有橫行的干擾力使壓桿微小彎曲，在撤除干擾力以后仍能恢復(fù)直線形狀，是穩(wěn)定平衡。當(dāng)荷載等于Pcr時(shí)，有橫向的干擾力使壓桿微小彎曲，在撤除干擾力以后，不能恢復(fù)直線形狀，壓桿處于臨界狀態(tài)，可在微彎情況下保持平衡，為不穩(wěn)定平衡。

第四頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日

按歐拉小撓度理論，對(duì)于理想大柔度壓桿（λ>λ1），當(dāng)向壓力達(dá)到臨界值Pcr時(shí)，壓桿即喪失穩(wěn)定，Pcr稱為壓桿的臨界載荷或歐拉載荷。由歐拉公式可以求得：

實(shí)際上由于桿的初曲率、載荷偏心等原因，當(dāng)P接近Pcr時(shí)，即使沒(méi)有橫向力的干擾，桿也會(huì)突然彎曲。第五頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日在用載荷P和壓桿中點(diǎn)撓度δ建立的坐標(biāo)中，失穩(wěn)過(guò)程理論上可用兩段直線OA、AB來(lái)描述。

實(shí)際壓桿由于載荷偏心或桿件本身存在初曲率，受力開(kāi)始即出現(xiàn)橫向撓度，而且隨載荷增加，撓度也不斷增加，致使P-δ曲線的OA段發(fā)生傾斜。當(dāng)壓桿開(kāi)始失穩(wěn)時(shí)，P-δ曲線突然變彎，即載荷增長(zhǎng)極慢而撓度迅速增加。由于δ的迅速增加，使壓桿不僅承受壓力而且附加彎矩也迅速增加。實(shí)際曲線與理論曲線之間的偏離，表征初曲率、偏心等因素的影響，這種影響愈大，偏離也愈大。實(shí)際曲線的水平漸進(jìn)線即代表壓桿的臨界載荷Pcr。第六頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備（一）、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、電子萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)2、磁性表架3、百分表第七頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日百分表是測(cè)量小變形最常用的儀表，其最小分度值為1/100毫米，量程多為10毫米。借助磁力表架可多方位安裝固定百分表，方便測(cè)量任何方位的變形。第八頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備（二）、實(shí)驗(yàn)裝置第九頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日第十頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日1）、測(cè)量試樣尺寸,根據(jù)試樣材料和尺寸計(jì)算臨界載荷Pcr

;2）、計(jì)算實(shí)驗(yàn)中允許最大撓度值,壓桿受壓變彎曲后，其中Pcr、[σ]、b、t和W都為已知，根據(jù)式即可算得3）、依次打開(kāi)試驗(yàn)機(jī)主機(jī)、計(jì)算機(jī)；4）、安裝試樣，試樣兩端應(yīng)盡量放置在上下V形座正中央，對(duì)準(zhǔn)試樣中點(diǎn)安裝百分表，使表預(yù)壓5mm;6）、進(jìn)入試驗(yàn)軟件主窗口界面,選擇實(shí)驗(yàn)方案；五、實(shí)驗(yàn)步驟7）、點(diǎn)擊“運(yùn)行”，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)；8）、對(duì)試樣施加初載200N，用以穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)裝置,將百分表清零;第十一頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日9）、分級(jí)加載測(cè)試：在80%Pcr以下，曲線陡直，在初載荷(200N)到0.8Pcr間分4~5級(jí)加載，等間隔控制載荷值，讀取相應(yīng)的撓度值；達(dá)到80%Pcr以后，曲線逐漸平緩，應(yīng)等間隔控制撓度（0.50mm），讀取相應(yīng)載荷值,以使實(shí)驗(yàn)點(diǎn)沿曲線走向均勻分布。11）、當(dāng)值接近δmax或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)已呈明顯漸近特性時(shí)，即可停止加載。

12）、卸載,退出試驗(yàn)軟件，依次關(guān)閉試驗(yàn)機(jī)，計(jì)算機(jī)和插線板開(kāi)關(guān),結(jié)束實(shí)驗(yàn)。五、實(shí)驗(yàn)步驟第十二頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日寬度b（mm）厚度t（mm）最小慣性矩I(mm4)彈性模量（GPa）許用應(yīng)力[σ]MPa497平均平均

210200

i01234567891011載荷Fi（N）200600100014001800

?

?

?

??

?2280百分表讀數(shù)Ai（mm）壓5mm時(shí)置0???

0.86

1.361.86

2.36

2.86

3.36

3.864.36

δi=|Ai-A0|（mm）

縱向位移（mm）長(zhǎng)度L(mm)．原始數(shù)據(jù)記錄表：第十三頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日試驗(yàn)機(jī)操作注意事項(xiàng)1、正確裝夾試件；2、注意不要手動(dòng)控制移動(dòng)橫梁給試件加載；3、任何時(shí)候都不能帶電插拔電源線和信號(hào)線；4、試驗(yàn)過(guò)程中，不能遠(yuǎn)離試驗(yàn)機(jī)；5、試驗(yàn)過(guò)程中，除停止鍵和急停開(kāi)關(guān)外，不要按控制盒上的其他按鈕；6、試驗(yàn)結(jié)束后，一定要關(guān)閉所有電源；7、計(jì)算機(jī)要嚴(yán)格按照系統(tǒng)要求一步步退出，正常關(guān)機(jī)；8、不要使用本機(jī)無(wú)關(guān)的存儲(chǔ)介質(zhì)在試驗(yàn)機(jī)控制用計(jì)算機(jī)上寫盤或讀盤；第十四頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日七實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、數(shù)據(jù)記錄表及處理

(1)、用Excel繪制F-δ實(shí)驗(yàn)曲線,用水平漸