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压杆失稳及其临界力问题探究

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:现以图7.2所示的压杆为例,观察其与稳定性相关的特点。此时,压杆在直线形状下的平衡是稳定的,我们称原有的直线平衡状态为稳定平衡状态。因此,解决压杆的稳定性问题关键是确定其临界荷载Fcr。如果细长压杆的工作压力控制在由临界载荷所确定的许用范围内,则压杆不致失稳。下面研究压杆临界载荷的确定,支承方式对临界载荷的影响,压杆的稳定条件与合理设计等。

压杆失稳及其临界力问题探究

现以图7.2所示的压杆为例,观察其与稳定性相关的特点。认为图示杆件的轴线为理想直线,材料均匀,在杆的顶端作用一对轴向无偏心压力F。当力F的数值小于某一极限值时,压杆能一直保持它在直线形状下的平衡。若在压杆的横向加一个微小的干扰力F1,则压杆将弯曲,并在微弯曲状态下保持平衡,见图7.2(a)。若解除干扰力,压杆又恢复原有的直线平衡状态如图7.2(b)所示。此时,压杆在直线形状下的平衡是稳定的,我们称原有的直线平衡状态为稳定平衡状态。当力F增大到某一极限值Fcr时,压杆也能暂时处于直线平衡状态,但这时若同样作用一微小的干扰力,使压杆发生微小的弯曲变形,则在干扰力解除后,压杆将在曲线形状下保持平衡,而不能再恢复到原来的直线平衡形状了,见图7.2(c)。若继续增大力F使其超过Fcr,则杆将继续弯曲后趋于破坏,则称原来暂时的直线平衡状态为不稳定平衡状态。可以看出,临界状态实际上是从稳定平衡过渡到不稳定平衡的特定状态,是不稳定平衡的开始。因此,把压杆从稳定平衡过渡到不稳定平衡时,轴向压力的临界值Fcr临界压力或临界力。需要注意的是,临界力是一个数值,是压杆在一定条件下所具有的反映它承载能力的一个指标。因此,解决压杆的稳定性问题关键是确定其临界荷载Fcr。如果细长压杆的工作压力控制在由临界载荷所确定的许用范围内,则压杆不致失稳。下面研究压杆临界载荷的确定,支承方式对临界载荷的影响,压杆的稳定条件与合理设计等。

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图7.2

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