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销端柱的欧拉公式
26.2
考虑一根柱体PQ,两端为铰接,在端点P处承受轴向中心载荷。当该载荷超过临界载荷时,柱体将发生屈曲。
为计算临界载荷,可将柱体视为一根竖直的梁。现在,设想在梁的弹性曲线上有一点 O,该点距离自由端 P 的水平距离为 x,且相对于竖直线的挠度为 y。
点 O 处的弯矩可表示为挠度对距离 x 的二阶导数。重新整理各项后,可得到一个二阶微分方程,其解可用正弦和余弦函数表示。
第一个边界条件要求系数 B 为零。第二个条件要求系数 A 或正弦项为零。
使正弦项为零可得到轴向载荷表达式,其中最小值即为临界载荷;这就是欧拉公式。
将欧拉公式代入微分方程后,可得到屈曲后弹性曲线的方程。
在结构工程中,柱在轴向压缩载荷下的稳定性是一个关键的考虑因素,并将其称为屈曲。一个典型的例子是柱 PQ,它的两端都是用销钉来进行连接,其中的一端能够承受中心轴向荷载F,另一端则承受反作用力 F' = -F。在这里,我们必须要明白,当施加的荷载超过临界荷载时,系统就会变得不稳定,从而发生屈曲。
要计算…