压杆处于临界平衡状态时(F=Fcr ),其横截面上的正应力称为临界应力。不同的压杆一般具有不同的临界应力,临界应力的大小与压杆的长度、截面的形状和尺寸、两端的支承情况以及材料的性质等多个因素有关。
简介
材料在力的作用下将发生变形。通常把满足
虎克定律规定的区域称弹性变形区。把不满足虎克定律和过程不可逆的区域称塑性变形区。由弹性变形区进入塑性变形区称之为屈服。其转折点称为
屈服点。该点处的
应力称为
屈服应力或临界应力。
解释
有些材料的屈服现象并不明显,为了便于比较,就人为规定应力—应变偏离直线关系达某值(例如,通常规定为0.2%的永久变形)时的点为屈服点,该处的应力为临界应力。
依赖关系
应该指出,塑料材料的临界应力和加载速度,工作温度等有非常明显的
依赖关系。
计算
1、确定压杆的临界力是计算稳定问题的关键,
临界力既不是外力,也不是内力。它是压杆在一定条件下所具有的反映它承载能力的一个标志。不同的压杆具有不同的临界力,它的大小与压杆的长度、截面的形状和尺寸、两端的支承情况以及材料的性质有关。
长度系数μ:两端固定 μ=0.5
一端固定,另一端铰支: μ=0.7
两端铰支: μ=1
一端固定,另一端自由: μ=2
2、欧拉公式的适用范围:只有临界应力不超过材料的比例极限时,用欧拉公式求得的临界力和临界应力才是正确的,即 :
中长杆(l2 < l < l1)的临界应力计算式——直线公式
粗短杆(l≤l2)的临界应力计算式——强度计算式
3、临界力计算的一般步骤
①确定长度系数μ(若压杆两端的支承情况在四周相同,则μ值相同。若压杆的支承在两个形心主惯性平面内的约束条件不同,则应分别选用相应的长度系数μ(μx或μy)的值。)
②计算柔度l(根据压杆的实际尺寸,及两端的约束情况,分别计算出在两个形心主惯性平面内的
柔度,从而得到lmax。
③确定临界力的计算式(根据最大的柔度λmax,确定压杆的类型及临界力的计算公式。)
影响因素
压杆在临界力的作用下,横截面上的平均正应力称为压杆的临界应力。柔度入是一个无量纲的量,它综合反映了两端支承情况、压杆长度、截面形状和尺寸等因素对临界应力的影响。显然,入越大,表示压杆越细长,临界应力就越小,临界力也越小,压杆越易失稳。反之,从越小,表示压杆越粗短,临界应力就越大,临界力也越大,压杆越不易失稳。所以,柔度入是压杆稳定计算中一个重要的物理量。