压杆稳定实验

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资源描述

横截面和材料相同的压杆,杆的长度不同,因外力作用发生破坏的性质将发生根本的改变。短粗的压杆是强度问题,细长压杆则是稳定性问题。细长压杆失稳突然,破坏后果严重,有必要确定其临界载荷。一、问题的提出1)观察两端绞支压杆的失稳现象;2)用测定横向变形的方法确定两端绞支压杆的临界荷载Pcr,并与理论计算结果进行比较。二、实验目的三、实验原理中心受压的直杆压杆当荷载小于Pcr时,保持直线形状的平衡,即使有横行的干扰力使压杆微小弯曲,在撤除干扰力以后仍能恢复直线形状,是稳定平衡。当荷载等于Pcr时,有横向的干扰力使压杆微小弯曲,在撤除干扰力以后,不能恢复直线形状,压杆处于临界状态,可在微弯情况下保持平衡,为不稳定平衡。按欧拉小挠度理论,对于理想大柔度压杆(λλ1),当向压力达到临界值Pcr时,压杆即丧失稳定,Pcr称为压杆的临界载荷或欧拉载荷。由欧拉公式可以求得:实际上由于杆的初曲率、载荷偏心等原因,当P接近Pcr时,即使没有横向力的干扰,杆也会突然弯曲。22()crEIPl在用载荷P和压杆中点挠度δ建立的坐标中,失稳过程理论上可用两段直线OA、AB来描述。实际压杆由于载荷偏心或杆件本身存在初曲率,受力开始即出现横向挠度,而且随载荷增加,挠度也不断增加,致使P-δ曲线的OA段发生倾斜。当压杆开始失稳时,P-δ曲线突然变弯,即载荷增长极慢而挠度迅速增加。由于δ的迅速增加,使压杆不仅承受压力而且附加弯矩也迅速增加。实际曲线与理论曲线之间的偏离,表征初曲率、偏心等因素的影响,这种影响愈大,偏离也愈大。实际曲线的水平渐进线即代表压杆的临界载荷Pcr。四、实验设备(一)、实验设备1、电子万能实验机2、磁性表架3、百分表百分表是测量小变形最常用的仪表,其最小分度值为1/100毫米,量程多为10毫米。借助磁力表架可多方位安装固定百分表,方便测量任何方位的变形。四、实验设备(二)、实验装置1)、测量试样尺寸,根据试样材料和尺寸计算临界载荷Pcr;2)、计算实验中允许最大挠度值,压杆受压变弯曲后,其中Pcr、[σ]、b、t和W都为已知,根据式即可算得3)、依次打开试验机主机、计算机;4)、安装试样,试样两端应尽量放置在上下V形座正中央,对准试样中点安装百分表,使表预压5mm;6)、进入试验软件主窗口界面,选择实验方案;max()[]crcrPbtFW10.2maxmm五、实验步骤7)、点击“运行”,开始实验;8)、对试样施加初载200N,用以稳定实验装置,将百分表清零;9)、分级加载测试:在80%Pcr以下,曲线陡直,在初载荷(200N)到0.8Pcr间分4~5级加载,等间隔控制载荷值,读取相应的挠度值;达到80%Pcr以后,曲线逐渐平缓,应等间隔控制挠度(0.50mm),读取相应载荷值,以使实验点沿曲线走向均匀分布。11)、当值接近δmax或实验数据已呈明显渐近特性时,即可停止加载。12)、卸载,退出试验软件,依次关闭试验机,计算机和插线板开关,结束实验。五、实验步骤宽度b(mm)厚度t(mm)最小惯性矩I(mm4)弹性模量(GPa)许用应力[σ]MPa497平均平均210200i01234567891011载荷Fi(N)200600100014001800??????2280百分表读数Ai(mm)压5mm时置0???0.861.361.862.362.863.363.864.36δi=|Ai-A0|(mm)纵向位移(mm)长度L(mm).原始数据记录表:试验机操作注意事项1、正确装夹试件;2、注意不要手动控制移动横梁给试件加载;3、任何时候都不能带电插拔电源线和信号线;4、试验过程中,不能远离试验机;5、试验过程中,除停止键和急停开关外,不要按控制盒上的其他按钮;6、试验结束后,一定要关闭所有电源;7、计算机要严格按照系统要求一步步退出,正常关机;8、不要使用本机无关的存储介质在试验机控制用计算机上写盘或读盘;七实验报告一、数据记录表及处理(1)、用Excel绘制F-δ实验曲线,用水平渐近线确定实验临界载荷;(2)、用欧拉公式计算临界载荷Fcr理论值,以理论值为准计算临界载荷Fcr实验值的相对误差。二、思考题:讨论Fcr实验值与理论值间误差产生的原因.

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