屈曲计算(载荷和应力)的公式和必要信息摘要[含 Excel 电子表格]。

2020 年 6 月 20 日

 

今天屈曲计算(载荷和应力)所需公式和信息摘要。关于"...... "的说明

 

因此,我们机械设计师设计的机器通常都很紧凑、我觉得需要检查屈曲载荷或屈曲应力的地方并不多。

 

然而当机器内部带有立柱的结构被从上方压入(或压入的结果)时,与机器的压入力相抵。 支撑柱的屈曲荷载和屈曲应力是否会造成问题? 可以检查。

 

今天,我将介绍如何计算柱(轴)的屈曲载荷,然后用它来计算屈曲载荷和屈曲应力。您需要事先了解一些情况。因为

  1. 导言:"屈曲载荷 "基本信息摘要。
  2. 接下来是有关 "屈曲应力 "的基本信息摘要
  3. 解释屈曲载荷和屈曲应力公式。
  4. 屈曲载荷和屈曲应力计算公式
  5. 最后下载计算结果。

我们希望继续推进这一进程。

有关屈曲载荷和屈曲应力的公式和必要信息摘要。

什么是屈曲?有关屈曲的公式和必要信息

导言:"屈曲载荷 "基本信息摘要。

什么是屈曲? 当负载从柱或轴的顶部施加时产生的弯曲现象。 然而发生屈曲的荷载就是屈曲荷载。 很好屈曲应力是材料屈曲时所受到的压缩应力。 这就是所谓的

 

屈曲一般与以下情况有关

  • 厚支柱和轴:较高的屈曲载荷(不易屈曲)
  • 短柱和轴:较高的屈曲载荷(不易屈曲)
  • 薄支柱和轴:屈曲荷载低(易发生屈曲)
  • 长柱和轴:屈曲荷载低(易发生屈曲)

 

可以说,具体来说,以下四个因素会产生影响。

 

(i) 形状特征:横截面次弯矩。

横截面次弯矩为 描述构件在弯曲力作用下抗变形能力的截面特性。 而截面二次力矩值高的几何形状不容易发生弯曲,而截面二次力矩值低的几何形状则更容易发生弯曲。

 

(ii) 支点之间的距离:屈曲长度。

屈曲长度短的柱子不容易发生屈曲,而长度长的柱子则更容易发生屈曲。

 

(iii) 材料的特性:纵向弹性模量。

弹性模量为较高的材料不容易发生弯曲,而较低的材料则更容易发生弯曲。纵向弹性模量又称杨氏模量,是材料的一种物理特性

 

(iv) 按固定方法计算的差值:终端条件系数。

柱子上下两端的固定方式或多或少会使柱子发生弯曲。在确定屈曲载荷和屈曲应力时,如果柱子的边界条件(附着方法)不同,则要设置一个名为 "终端条件系数 "的值,该值为

  • 铰链 x 铰链:c = 1.0
  • 固定 x 自由:c = 0.25
  • 固定 x 铰链:c = 2.046
  • 固定 x 固定:c = 4

 

 

接下来是有关 "屈曲应力 "的基本信息摘要

其次是屈曲应力,即支柱(轴)的屈曲应力。

 

  • 细长比越高(柱子越细),屈曲应力强度就越低。
  • 细长比越小(柱子越粗),屈曲应力强度就越大。

 

可以说应力是物体在受到外力作用时内部产生的阻力。也就是说,细长比越高(柱子越细),阻力就越小。

 

要找到这个纤度比,首先要根据横截面二次力矩和横截面积确定横截面二次半径、屈曲长度除以该截面二次半径,就得到了纤度比。截面二次半径又称截面旋转半径,数值越大,越不容易发生屈曲。

 

然而,这也是由于在不同的支柱边界条件(附着方法)下挠度形状会发生变化,因此有必要将屈曲长度乘以有效长度系数,以获得有效细长比。

铰链 x 铰链:k = 1.0
固定 x 自由:k = 2.0
固定式 x 铰链式:K = 0.7
固定 x 固定:K = 0.5

 

 

解释屈曲载荷和屈曲应力公式。

现在我们来看看确定屈曲载荷的公式。屈曲载荷和屈曲应力的计算公式为 欧拉公式 使用。

 

然而为了适用欧拉公式 需要检查细长比是否超过限值 情况就是这样。原因何在?欧拉方程的得出是基于这样一个假设,即在达到屈曲载荷时,柱子中的应力在弹性范围内。因此

 

对于短柱,塑性变形发生在弹性屈曲发生之前,导致屈曲应力低于欧拉公式确定的应力,因此必须了解与材料屈服点相关的可应用欧拉公式的柱长极限(细长比),对于大于该值的细长比,则应用上述欧拉公式(屈曲计算和屈曲应力公式)。上述欧拉公式(屈曲计算和屈曲应力公式)适用于大于该值的纤度比。

 

也就是说即使只是简单地计算屈曲载荷,也必须检查计算公式是否适用于最新技术。

 

屈曲载荷和屈曲应力的计算公式如下。(实际计算请使用计算表)

 

 

确定屈曲载荷的公式

有关屈曲载荷和屈曲应力的公式和必要信息摘要_1

 

发生屈曲载荷时横截面积所受屈曲应力的计算公式(第 1 部分)。

有关屈曲载荷和屈曲应力的公式和必要信息摘要_2

 

确定发生屈曲载荷时横截面上的屈曲应力(第 2 部分)。

下式也可用于确定屈曲应力。

有关屈曲载荷和屈曲应力的公式和必要信息摘要_4

  • σcr:屈曲应力
  • Pcr:屈曲载荷
  • A:横截面积

 

一些补充。

到目前为止所描述的屈曲计算都是基本的。 在接近建筑的结构设计中,除了本文所述的简单屈曲外,还有

 

  • 侧向屈曲,在扭曲运动中向侧倒下
  • 局部屈曲:梁端受压侧的翼缘像波浪一样屈曲。

 

其中一些是。处理起来似乎也更困难一些

 

  • 分叉屈曲
  • 跳动和屈曲

 

有人说本文所述的简单屈曲(欧拉屈曲)对于我们设计的机器(直线运行的机器)来说是一种有效的计算方法,但在设计建筑物等大型长框架结构时,需要考虑横向和局部屈曲。

 

当然,机器内部运行的设备大多是高度合成的结构、

 

  • 如果需要考虑横向屈曲,横向加固钢筋(侧向加固)将用于横向屈曲。
  • 如果需要考虑局部屈曲,可以通过改变宽厚比来适应局部屈曲。

 

意识到这一点很好。

 

 

最后下载计算结果。

您可以在此下载屈曲载荷计算表和屈曲应力计算代码。(这是免费软件,请放心使用)。

 

 

您可能还需要对钢材进行屈曲载荷计算。目前,我们博客上有一种资源可用于屈曲计算。

  1. 方形管 (STKR)

如果您愿意,可以使用参考数据中的横截面积 (A)、横截面二次力矩 (I) 和横截面二次半径 (i)。

 

上图

 

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