压杆稳定推导题补充题型
一、第一题为综合题,将静平衡关系、变形协调方程和压杆失稳顺序判断三个点结合起来考察:
如图所示,上侧是一刚性杆,下侧有三个细长杆,弹性模量是E,细长杆的直径为d,杆长为l=30d,上侧作用一Me,求1、2、3中第一根杆失稳时候的Me。(大连理工大学,2019)

假设三杆均受压,杆的轴力分别为,
,
;则刚性杆AC受力如下图所示:

由静平衡关系,得
杆系的变形协调关系如下图所示:

故由变形协调方程, ;
再由物理方程, ,
,
;
由以上各式,可解得 ,
,
.
所以1、2杆为压杆,3杆为拉杆;由于,且1、2两杆临界压力相同,故1杆最先失稳。
又1杆为细长杆,故由欧拉公式,1杆临界应力 ;
故1杆失稳时,此时 ,代入
,可得
.
二、该题为压杆稳定推导的新题型,源于课本,高于课本,但难度不大,比南航的那道题要简单:
某结构失稳时,挠曲线如图所示,即上端可水平移动但不能转动,下端固定,试推导临界力欧拉公式及挠曲线方程。

对该结构分析如下图所示:

在该坐标系下,杆的弯矩方程为 ,
则杆的挠曲线微分方程为 ,令
,
则,由此可得该微分方程的通解为
,则
;
其中A,B为任意常数。
由边界条件,x=0时,w=w'=0,可得,
;
又 k=0时,F=0,杆不受压力,这与所讨论的情况不符,故 k≠0. 从而有
,
.
,
.
又 x=l 时,w'=0,
sinkl=0,从而 kl=nπ (n=1,2,3,...),故 kl 的最小值为π,
,为所求的压杆的临界压力。
此时,所以
,故
,
又 时,
,
, 故挠曲线方程为
。
三、与弹簧,刚体相结合:
图示刚性杆,由弹簧支持,左右弹簧的刚度分别为,试导出它的临界载荷。

系统的受力与变形分析如下图所示:

设两弹簧的弹力分别为 ,
,由刚性杆的平衡条件易知
;
对弹簧,由胡克定律求得两弹簧的变形量 ,
,即
,
.
由静平衡条件得;
故其临界载荷为
.
纵横弯曲问题参考刘鸿文材料力学的例题和课后题即可,上面讲得很清楚了。