尤拉臨界負載
編輯尤拉臨界載荷是細長柱突然彎曲或彎曲的壓縮載荷。
在哪里
- P c r {\displaystyle P_{cr}} , 尤拉臨界載荷(柱上的縱向壓縮載荷),
- E {\displaystyle E} ,柱材料的楊氏模量,
- I {\displaystyle I} ,柱橫截面的最小面積慣性矩(面積二階矩),
- L {\displaystyle L} ,不支持的列長度,
- K {\displaystyle K} , 列有效長度因子
這個公式是由瑞士數學家萊昂哈德歐拉于1757年推導出來的。 對于小于臨界載荷的載荷,柱子將保持筆直。 臨界載荷是不會引起橫向變形(屈曲)的xxx載荷。 對于大于臨界載荷的載荷,柱將橫向偏斜。 臨界載荷使柱處于不穩定的平衡狀態。 超過臨界載荷的載荷會導致柱因屈曲而失效。 當載荷增加到超過臨界載荷時,橫向變形會增加,直到它可能以其他模式失效,例如材料屈服。 本文未討論超過臨界載荷的色譜柱載荷。
1900 年左右,J. B. Johnson 表明,在長細比較低的情況下,應使用替代公式。
模型假設
編輯推導歐拉公式時作了如下假設:
- 色譜柱的材料均質且各向同性。
- 柱上的壓縮載荷僅為軸向。
- 色譜柱沒有初始應力。
- 忽略列的重量。
- 柱子最初是直的(軸向載荷沒有偏心)。
- 銷接頭無摩擦(無力矩約束),固定端剛性好(無旋轉偏轉)。
- 柱的橫截面在其整個長度上是均勻的。
- 與彎曲應力相比,直接應力非常小(材料僅在彈性應變范圍內被壓縮)。
- 與柱的橫截面尺寸相比,柱的長度非常大。
- 該柱僅因屈曲而失效。
對于細長柱,臨界屈曲應力通常低于屈服應力。 相比之下,粗壯的柱子可能具有高于屈服的臨界屈曲應力,即它在屈曲之前屈服。
數學推導
編輯固定結束列
以下模型適用于兩端簡單支撐的列 ( K = 1 {\displaystyle K=1} )。
首先,我們要注意鉸接端沒有反作用力,因此柱的任何橫截面也沒有剪力。 沒有反應的原因可以從對稱性(所以反應應該是同向的)和力矩平衡(所以反應應該是相反的方向)得到。
使用圖 3 右側的自由體圖,對 x 點的力矩求和: Σ M = 0 ? M ( x ) + P w = 0 {\displaystyle \Sigma M=0\Rightarrow M(x)+Pw=0} 其中 w 是橫向偏轉。
我們得到一個經典的齊次二階常微分方程。
- 左端固定:w ( 0 ) = 0 → A = 0 {\displaystyle w(0)=0\rightarrow A=0}
- 右端固定:w ( ? ) = 0 → B sin ? ( λ ? ) = 0 {\displaystyle w(\ell )=0\rightarrow B\sin(\lambda \ell ) =0}
如果 B = 0 {\displaystyle B=0} ,則沒有彎矩 e。
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