Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Soprotivlenie_materialov.doc
Скачиваний:
18
Добавлен:
28.04.2019
Размер:
9 Мб
Скачать
☆

16) Формула Эйлера для определения критической нагрузки сжатого стержня.

Определим величину силы F, при которой форма равновесия становится неустойчивой (минимальную величину силы, при которой становится неустойчивой). Вывод основуется на допущениях:

1) Напряжение в сечениях бруса не превышает предела пропорциональности (напряжение, до которого сохраняется закон Гука), т.е. материал работает в пределах упругости.

2) Деформации бруса равны по сравнению с его размерами, тогда можно применять диф-е ур-е изогнутой оси бруса.

d2W/dx2=M(x)/EImin; M(x)= –Fx;

d2W/dx2= –FW/EImin; W″+ +(F/EImin)W=0; k2=F/EImin; W(x)= Asinkx + Bcoskx;

1) при x=0:

W(0)=0; A∙0+B∙0=0; B=0.

2) при x=ℓ:

W(ℓ)=0: W(ℓ)=Asinkℓ=0; A≠0; sinkℓ=0; kℓ=πn; k=πn/ℓ. Приравнивая k к k2 получаем: n2π2/ℓ2 = F/EImin; F= n2π2 EImin /ℓ2; при n=1→Fmin=Fкр

Fкр=π2EImin/ℓ2 – формула Эйлера.

W(x)=Asinkx; Wmax при х-?:

W′x(x)=Akcoskx=0; coskx=0; kx= π/2; x=π/2k; Wmax=A∙1=f→A=f.

W(x)=fsinkx – закон изменения деформации стержня по длине бруса. Определим геометрический смысл n.

х (координата)=π/2k ­­– координата max. прогиба.

x=π/2k={k=nπ/ℓ}=πℓ/2nπ=ℓ/2n;

xmax=ℓ/2n.

Для n=1: Fкр=x2EImin/ℓ2;

Для n=2: Fкр=4π2EImin/ℓ2;

Для n=3: Fкр=9π2EImin/ℓ2;

n показывает сколько полуволн укладывается на длине бруса при потере устойчивости под действием Fкр.

Iz=bh3/12; Iy=bh3/12; Iz >> Iy;

Iz – ось наибольшей жесткости. EIz – жесткость поперечного сечения бруса на изгиб. Iy – ось наименьшей жесткости. Плоскость xOz перпендикулярна оси наименьшей жесткости. При продольном изгибе бруса (потере его устойчивости) изогнутая ось лежит в плоскости перпендикулярной оси наименьшей жесткости. Ось y – нейтральная ось. Если для бруса Iz ≠ Iy, то всегда при потере устойчивости изогнутая ось лежит в плоскости перпендикулярной оси наименьшей жесткости, и в формулу Эйлера подставляем наименьший из моментов инерции. Рациональной формой поперечного сечения для сжатого длинного и тонкого бруса будет та, у которой моменты инерции Iz = Iy (обладающие центральной симметрией и имеющие момент инерции при наименьшей площади).

А1=А2; I1>>I2; 1 рациональней 2.

17) Предел применимости формулы Эйлера. Расчеты на устойчивость.

Критическое напряжение σкр – это напряжение, которое возникает в сжатом брусе при нагрузке F=Fкр.

σкр=Fкр/A=π2EImin/Aℓ2={Imin/A= i2min}=π2E/(ℓ/i)2 – для шарнирно опертого бруса.

λ пред ={предельная гибкость}= √(π2E/σпропорц) – зависит только от свойств материала.

λ ≥√(π2E/σпропорц); λ пред ≥ λ; При решении задачи на устойчивость надо делать проверку:

– посчитать λ для рассматриваемого бруса.

– сравнить с λпред, взятым из таблиц.

Если λ< λпред, то расчет ведут по формулам Ясинского, или только на сжатие в зависимости от величины λ.

Формула Ясинского: σкр=a-bλ. Формула Ясинского для конструкционных материалов; a и b получены экспериментальным путем, их берут из таблиц. σкр=π2E/λ2; При расчетах брусьев на сжатие, необходимо определить геометрическую характеристику λ из таблиц для рассматриваемого материала, выбрать величины из таблиц λ0 и λпред, и после этого определиться по каким формулам следует вести расчет на сжатие.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]