汽车维修钣金工：压杆稳定性

对承受轴向压力的细长杆，仅仅满足强度要求还不能保证安全可靠的工作。

取两根横截面面积A=150mm²松木直杆，它们的长度分别为20mm和1000mm，松木的强度极限σ_b=40MPa，沿它们的轴线施加压力。按强度计算的概念，只有当压力达到材料的强度极限时，才发生破坏，此时压力最大值应为F_max=σ_b×A=150mm²×40×10⁶Pa=6000N。

实验结果表明，长度为20mm的杆符合上述情况，而且破坏前始终保持直线形状的平衡，但长度为1000mm的杆，当压力达到30N时就开始变弯，如继续加大压力，则杆的弯曲变形急剧加大而折断，此时的轴力远小于6000N。

这种不能维持原有直线形状下的平衡而发生的突然变弯的现象，称为压杆失去稳定性，简称压杆失稳。

细长压杆的直线平衡状态是否稳定，取决于压力的大小，当压力达到一定的界限时，压杆就由稳定的平衡状态变为压杆失稳，这时的压力值称为临界压力或临界力。

压杆的临界状态是压杆不稳定平衡的开始，但可能处于微弯的平衡状态，因此，临界力也是压杆在微弯状态下，保持平衡的最大轴向压力。(www.xing528.com)

应该注意的是，当轴向压力小于临界压力时，压杆也可能出现失稳现象。这时由于对压杆起干扰作用的因素常常是不可避免的，如加载的偏心，周围环境的微小振动，都起到干扰作用。

压杆临界压力的大小反映了压杆稳定性的高低，因此，提高压杆稳定性，可以从以下几方面着手。

（1）合理选择材料 对大柔度压杆，由于长度大，即使用高强度钢制造也不能提高临界应力，所以大柔度压杆用普通钢材制造较合理、经济。对中小柔度压杆，无论从经验分析或理论分析都说明临界应力与材料的强度有关，对于这一类压杆采用高强度钢制造，可以提高其稳定性。

（2）合理选择截面形状 在不增加材料截面积的前提下，要尽量增加截面惯性矩，例如：把实心截面做成空心截面，如把钢筋换成钢管，把方钢换成方管等。压杆总是在柔度大的纵向平面内失稳，为了充分发挥压杆在稳定性方面的潜力，应使各个纵向平面内的柔度相同或基本相同。

（3）尽量减小压杆长度 在可能的情况下，应尽量减少压杆的长度，以提高其稳定性，如工作条件中不允许减小压杆长度时，则考虑采用增加中间支承的办法。压杆与其他构件连接时，应尽可能做成刚性连接或采用较紧密的配合。