.精品第九章压杆稳定习题解[习题9-1]在§9-2中已对两端球形铰支的等截面细长压杆,按图a所示坐标系及挠度曲线形状,导出了临界应力公式22lEIPcr。试分析当分别取图b,c,d所示坐标系及挠曲线形状时,压杆在crF作用下的挠曲线微分方程是否与图a情况下的相同,由此所得crF公式又是否相同。解:挠曲线微分方程与坐标系的y轴正向规定有关,与挠曲线的位置无关。因为(b)图与(a)图具有相同的坐标系,所以它们的挠曲线微分方程相同,都是)("xMEIw。(c)、(d)的坐标系相同,它们具有相同的挠曲线微分方程:)("xMEIw,显然,这微分方程与(a)的微分方程不同。临界力只与压杆的抗弯刚度、长度与两端的支承情况有关,与坐标系的选取、挠曲线的位置等因素无关。因此,以上四种情形的临界力具有相同的公式,即:22lEIPcr。.精品[习题9-2]图示各杆材料和截面均相同,试问杆能承受的压力哪根最大,哪根最小(图f所示杆在中间支承处不能转动)?解:压杆能承受的临界压力为:22).(lEIPcr。由这公式可知,对于材料和截面相同的压杆,它们能承受的压力与原压相的相当长度l的平方成反比,其中,为与约束情况有关的长度系数。(a)ml551(b)ml9.477.0(c)ml5.495.0(d)ml422(e)ml881(f)ml5.357.0(下段);ml5.255.0(上段)故图e所示杆crF最小,图f所示杆crF最大。[习题9-3]图a,b所示的两细长杆均与基础刚性连接,但第一根杆(图a)的基础放在弹性地基上,第二根杆(图b)的基础放在刚性地基上。试问两杆的临界力是否均为2min2).2(lEIPcr?为什么?并由此判断压杆长因数是否可能大于2。.精品螺旋千斤顶(图c)的底座对丝杆(起顶杆)的稳定性有无影响?校核丝杆稳定性时,把它看作下端固定(固定于底座上)、上端自由、长度为l的压杆是否偏于安全?解:临界力与压杆两端的支承情况有关。因为(a)的下支座不同于(b)的下支座,所以它们的临界力计算公式不同。(b)为一端固定,一端自由的情况,它的长度因素2,其临界力为:2min2).2(lEIPcr。但是,(a)为一端弹簧支座,一端自由的情况,它的长度因素2,因此,不能用2min2).2(lEIPcr来计算临界力。.精品为了考察(a)情况下的临界力,我们不妨设下支座(B)的转动刚度lEIMC20,且无侧向位移,则:)()("wFxMEIwcr令2kEIFcr,得:22"kwkw微分方程的通解为:kxBkxAwcossinkxBkkxAkwsincos'由边界条件:0x,0w,CFCMwcr';lx,w解得:CkFAcr,B,klklCkFcrcossin整理后得到稳定方程:20/tanlEICklkl用试算法得:496.1kl故得到压杆的临界力:222)1.2()496.1(lEIlEIFcr。因此,长度因素可以大于2。这与弹性支座的转动刚度C有关,C越小,则值越大。当0C时,。螺旋千斤顶的底座与地面不是刚性连接,即不是固定的。它们之间是靠摩擦力来维持相对的静止。当轴向压力不是很大,或地面较滑时,底座与地面之间有相对滑动,此时,不能看作固定端;当轴向压力很大,或地面很粗糙时,底座与地面之间无相对滑动,此时,可以看作是固定端。因此,校核丝杆稳定性时,把它看作上端自由,下端为具有一定转动刚度的弹性支座较合适。这种情况,2,算出来的临界力比“把它看作下端固定(固定于底座上)、上端自由、长度为l的压杆”算出来的临界力要小。譬如,设转动刚度lEIMC20,则:1025.121.222弹簧固端crcrPP,弹簧固端,1025.1crcrPP。因此,校核丝杆稳定性时,把它看作下端固定(固定于底座上)、上端自由、长度为l的压杆不是偏于安全,而是偏于危险。[习题9-4]试推导两端固定、弯曲刚度为EI,长度为l的等截面中心受压直杆的临界应力crP的欧拉公式。.精品[解]:设压杆向右弯曲。压杆处于临界状态时,两端的竖向反力为crP,水平反力为0,约束反力偶矩两端相等,用eM表示,下标e表示端部end的意思。若取下截离体为研究对象,则eM的转向为逆转。ecrMxvPxM)()()()("xvPMxMEIvcreecrMxvPEIv)("EIMxvEIPvecr)(",令EIPkcr2,则EIPkcr12crePMkvkv22"上述微分方程的通解为:crePMkxBkxAvcossin⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.(a)kxBkkxAkvsincos'边界条件:①0x;0v:crePMBA0cos0sin0;crePMB。②0x0'v:0sin0cos0BkAk;0A。把A、B的值代入(a)得:)cos1(kxPMvcrekxkPMvcresin'边界...