11.10 题图11.10所示压杆的材料为Q235钢,E=210Gpa,在正视图(a)的平面内,两端为铰支,在俯视图(b)的平面内,两端认为固定,是求此杆的临界力。
解:
(a)两端铰支时,故取μ=1
故:Pcr1 =
πE⋅I1
L
22
其中I1=
bh
3
12
-74
=7.2⨯10m
得:Pcr1 =259kN (b)两端固定时,取μ=0.5
又有:Pcr2=
4πE⋅I2
L
2
其中I2=
hb
3
12
=3.2⨯10-7m4
得:Pcr2= 460kN
综上此杆的临界力为259kN
11.15某厂自制的简易起重机如图11.15所示,其压杆BD为20号槽钢,材料为Q235钢。起重机的最大起重量是P=40kN。若规定的稳定安全系数为nst=5,试校核BD杆的稳定性。
解:1,计算柔度
在xoy平面和xoz平面压杆的约束情况不同,见下图
(1) 在xoy平面内,压杆视为两端铰支,故长度系数μ=1
查表可知:ix=2.09cm
1.5
有:λx=
μlix
=-2=82.8 2.09⨯10
︒
(2) 在xoz平面内,压杆视为两端固定,故长度系数μ=0.5
查表知:iy=7.64cm
有:λy=
μliy
=
0.5⨯
-2
7.64⨯10
=11.4
故在xoy平面内,为中柔度杆,按照直线公式计算临界应力,查表得:a=304Mpa,b=1.12Mpa。于是
σcr=a-bλ=304Mpa-1.12Mpa⨯82.8=211Mpa 在xoz平面内,为小柔度杆,有:σcr=σs=235Mpa 2,校核稳定性
在P的作用下,知杆BD受压应力PBD= A=32.83cm
8
PBD
==32.5Mpa -4
A32.83⨯10m
⨯4⨯10N
4
83
P
。查表知横截面积
故:σBD=
安全系数:取σcr=211Mpa
n=
σcrσ
=6.5>5
所以该杆稳定性方面是安全的
11.21 题图11.21所示结构,AB为圆截面,直径d=80mm;BC为正方形截面,边长a=70mm;材料均为Q235钢,E=210Gpa,L=3m;稳定安全系数nst=2.5,试求结构的许可压力P。
解:1,计算柔度
(1) AB段杆为圆截面,视为一端固定,一端铰支,故取μ=0.7
i其中:
z1=
=
=
=
d4
μl0.7⨯4.5故:
λ1=
i=
z1
80⨯10
-3
=157.5
4
(2) BC段杆为正方形截面,视为两端铰支,故取μ=1
其中:iz2
=
=
=a
μl故:
λ2=
i=
3za
=148
2
杆AB,BC均为大柔度杆。
(3) 取λ=157.5
∴σcr=
πE
λ
2
2
=83.5Mpa
又nst=2.5知:
σ
σcrnst
=33.4Mpa
那么由P
所以该杆就稳定性方面的许可应力为168kN
11.10 题图11.10所示压杆的材料为Q235钢,E=210Gpa,在正视图(a)的平面内,两端为铰支,在俯视图(b)的平面内,两端认为固定,是求此杆的临界力。
解:
(a)两端铰支时,故取μ=1
故:Pcr1 =
πE⋅I1
L
22
其中I1=
bh
3
12
-74
=7.2⨯10m
得:Pcr1 =259kN (b)两端固定时,取μ=0.5
又有:Pcr2=
4πE⋅I2
L
2
其中I2=
hb
3
12
=3.2⨯10-7m4
得:Pcr2= 460kN
综上此杆的临界力为259kN
11.15某厂自制的简易起重机如图11.15所示,其压杆BD为20号槽钢,材料为Q235钢。起重机的最大起重量是P=40kN。若规定的稳定安全系数为nst=5,试校核BD杆的稳定性。
解:1,计算柔度
在xoy平面和xoz平面压杆的约束情况不同,见下图
(1) 在xoy平面内,压杆视为两端铰支,故长度系数μ=1
查表可知:ix=2.09cm
1.5
有:λx=
μlix
=-2=82.8 2.09⨯10
︒
(2) 在xoz平面内,压杆视为两端固定,故长度系数μ=0.5
查表知:iy=7.64cm
有:λy=
μliy
=
0.5⨯
-2
7.64⨯10
=11.4
故在xoy平面内,为中柔度杆,按照直线公式计算临界应力,查表得:a=304Mpa,b=1.12Mpa。于是
σcr=a-bλ=304Mpa-1.12Mpa⨯82.8=211Mpa 在xoz平面内,为小柔度杆,有:σcr=σs=235Mpa 2,校核稳定性
在P的作用下,知杆BD受压应力PBD= A=32.83cm
8
PBD
==32.5Mpa -4
A32.83⨯10m
⨯4⨯10N
4
83
P
。查表知横截面积
故:σBD=
安全系数:取σcr=211Mpa
n=
σcrσ
=6.5>5
所以该杆稳定性方面是安全的
11.21 题图11.21所示结构,AB为圆截面,直径d=80mm;BC为正方形截面,边长a=70mm;材料均为Q235钢,E=210Gpa,L=3m;稳定安全系数nst=2.5,试求结构的许可压力P。
解:1,计算柔度
(1) AB段杆为圆截面,视为一端固定,一端铰支,故取μ=0.7
i其中:
z1=
=
=
=
d4
μl0.7⨯4.5故:
λ1=
i=
z1
80⨯10
-3
=157.5
4
(2) BC段杆为正方形截面,视为两端铰支,故取μ=1
其中:iz2
=
=
=a
μl故:
λ2=
i=
3za
=148
2
杆AB,BC均为大柔度杆。
(3) 取λ=157.5
∴σcr=
πE
λ
2
2
=83.5Mpa
又nst=2.5知:
σ
σcrnst
=33.4Mpa
那么由P
所以该杆就稳定性方面的许可应力为168kN