理论教育 压杆失稳问题在机械工程中应用的研究

压杆失稳问题在机械工程中应用的研究

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:压杆不能保持原有直线平衡状态而突然变弯的现象,称为压杆失稳。因此,粗短压杆和细长压杆的失效是截然不同的,前者是强度问题,后者是稳定性问题。机械工程中有许多受压杆件,如柴油机的连杆、液压缸的活塞杆[见图2-32]、起重机的撑杆[见图2-32]、托架中的压杆等,为了保证其安全工作,设计时不仅要考虑其强度、刚度,还要考虑其稳定性。图2-32液压缸的活塞杆和起重机的撑杆液压缸的活塞杆起重机的撑杆

压杆失稳问题在机械工程中应用的研究

在前面学习轴向压缩时,认为受压杆件只要满足压缩强度条件即可安全工作。理论与实践证明,这一结论对于粗短压杆是正确的,但对于细长压杆并不适用。例如,一根长300mm的矩形截面钢尺,其横截面尺寸是20mm×1mm,制作材料的屈服强度ReL是235MPa,承受轴向压力作用。按强度条件,此压杆的屈服压力为

实际上,当压力不足40N时,钢尺就沿厚度方向突然弯曲而丧失承载能力了。如果减小压杆的长度,其能承受的压力也会相应地提高。当压杆很短时,压杆受压后不再发生弯曲变形,能承受的压力才接近屈服压力值。这说明,细长压杆之所以丧失承载能力,不是因为压缩强度不够,而是因为不能保持原有直线平衡状态所致。压杆不能保持原有直线平衡状态而突然变弯的现象,称为压杆失稳。因此,粗短压杆和细长压杆的失效是截然不同的,前者是强度问题,后者是稳定性问题。

机械工程中有许多受压杆件,如柴油机的连杆、液压缸的活塞杆[见图2-32(a)]、起重机的撑杆[见图2-32(b)]、托架中的压杆等,为了保证其安全工作,设计时不仅要考虑其强度、刚度,还要考虑其稳定性。(www.daowen.com)

图2-32 液压缸的活塞杆和起重机的撑杆

(a)液压缸的活塞杆 (b)起重机的撑杆

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