12交大峨眉材料力学B.ppt

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12交大峨眉材料力学B

2. (书习题12-2)图示各杆的材料与截面分别相同,且都属细长压杆。问哪个能承受的轴向压力最大?哪个最小? a b c d e f 轴向压力最大为 d 、 f 轴向压力最小为 b 3. 图示压杆的下端固定,上端为弹簧支承,其长度因数的范围为( ) 4. 图示压杆的上端自由,下端为弹性支承,其长度因数的范围为( ) 题3图 题4图 5. 图示各中心受压直杆的材料、长度及弯曲刚度均相同,其中临界力最大的为( ),最小的为( )。 A B C D 临界力相互关系: 补充作业题: 图示细长压杆两端为球形铰支座,已知材料为Q235钢,E 206GPa。试分别计算图示三种截面杆的临界荷载。 14号工字钢 §12-3 欧拉公式的适用范围.经验公式及压杆的稳定条件 一 欧拉公式的适用范围 压杆失稳时横截面上的平均压应力称为压杆的临界应力,用scr表示。则压杆的临界应力公式为 将形心主惯性矩写成 则 引入记号 式中,l是一个无量纲的量,称为柔度或长细比。 它综合反映了压杆的长度、横截面尺寸和形状、杆端约束等因素对临界应力的影响。 (12-3) (12-4) 欧拉公式 欧拉公式是利用挠曲线的近似微分方程导得的,而该微分方程只有当材料在线弹性范围内工作时才能成立,所以只有当临界应力scr不超过材料的比例极限sp时,才可用欧拉公式计算压杆的临界力。 于是欧拉公式的适用范围为 可见,只有压杆的柔度l大于或等于柔度的界限值lp时,才能应用欧拉公式。前面所称的细长压杆,指的就是其柔度l不小于lP的压杆。这类压杆的稳定问题自然属于线弹性稳定问题。 以Q235为例,E=206GPa,sP=200MPa,由上式可得 故用Q235钢制成的压杆,只有当其柔度l≥100时,才能用欧拉公式计算其临界力。 或写成 二 临界应力的经验公式 当l lP时,压杆横截面上的应力已超过比例极限sP,这类压杆的稳定问题属于非弹性稳定问题。工程中多采用以实验为基础的经验公式,这里仅介绍直线公式。其公式为 式中,a与b是和材料的力学性能有关的常数。书中表12-2中列出了一些材料的a和b值。 (12-7) 例如Q235,a 304MPa,b 1.12MPa,ss=235MPa。 临界应力总图 综上所述,压杆按其柔度值分为三类: 短杆 中长杆 细长杆 三 压杆稳定条件 为了使压杆在轴向压力F作用下不至于失稳,必须满足下述条件 式中,Fcr为临界力;nst为稳定安全因数,其值可以从相关手册中查到;[Fst]为稳定许用压力。上式称为压杆的稳定条件。 (12-9) 例12-5 两端为球形铰支的圆截面压杆,l 2m,d 60mm,材料为Q235钢,E=206GPa。试求该压杆的临界力;若在面积不变的条件下,改用D1 68mm,d1 32mm的空心圆截面,问此时压杆的临界力又等于多少? x y l d 解: 1 求实心圆截面压杆的临界力 首先计算压杆的柔度 属于细长压杆,故可用欧拉公式计算临界应力 D1 d1 于是压杆临界力为 2 求空心圆截面压杆的临界力 属于细长压杆 它要比同样面积的实心圆截面压杆的临界力大得多。 例12-6 图示压杆由两根110mm×70mm×7mm的不等边角钢铆接而成,长度l 6m,材料为Q235钢,E 206GPa。试求:(1)该压杆的临界力;(2)欲使该压杆临界力为最大时,两角钢间的最小间距,并求此时的临界力。 l 解: 1 求该压杆的临界力 查表:单根角钢截面几何性质 计算组合截面的Iy、Iz 判断: 按y轴计算临界力 l 属于细长压杆,可用欧拉公式 故 (2)欲使该压杆临界力为最大时,求两角钢间的最小间距,并求此时的临界力。 l 当Iy Iz时的间距即为压杆取得最大临界力的最小间距。 令 l 例12-7 两端为球形铰支的压杆,系由两根75mm×75mm×8mm的等边角钢铆接而成,长度l 2m,材料为Q235钢,E 206GPa。稳定安全因数nst 2.5。试求该压杆的许用轴向压力F之值。 x y l 解:首先判断弱轴: (单个角钢对y轴的惯性半径) 查表: 则组合压杆的柔度为 属于中长杆,用经验公式计算临界应力 故压杆的许用压力为 例12-8 书例12-6 图示矩形截面压杆,h 60mm,b 40mm,杆长l 2m,材料为Q235钢,E 206GPa。两端用柱形铰与其他构件相连接,在正视图的平面 xy平面 内两端视为铰支;在府视图的平面 xz平面 内两端为弹性固定,长度因数?y 0.8。压杆两端受轴向压力F 100kN,稳定安全因数nst 2.5。校核该压杆的稳定性;又问b与h的比值等于多少才是合理的。 若压杆在xy平面内失稳,则两端为铰支,长度因数?z 1。此时横截面的形心主轴

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