如何提高压杆稳定性？

提高压杆的稳定性应从提高压杆的临界应力(或临界力)入手。从压杆的临界应力总图可知,压杆的临界应力与压杆的材料机械性质和压杆的柔度λ有关。而柔度又综合了压杆的长度、约束情况和横截面的形状尺寸等影响因素。因此,根据上述几个方面,采取适当措施提高压杆的稳定性。

1.选择合理的截面形状

由柔度λ=μl/i=μl I/A 可知,在压杆的其他条件相同的情况下,应尽可能增大截面的惯性矩或惯性半径。例如,在横截面积相同的条件下,应尽可能使截面材料远离截面的中性轴,采用空心截面比实心截面更合理(壁厚也不宜太薄,以防止局部失稳)。同时,压杆的截面形状应使压杆各个纵向平面内的柔度相等或基本相等,即压杆在各纵向平面内的稳定性相同,也即所谓的等稳定设计。若压杆在各个方向的约束情况相同,就应使截面对任一形心轴的惯性矩或惯性半径相等,即采用圆形、圆环形式或正方形等截面形式。若压杆在两个主弯曲平面内的约束情况不同,如连杆,则采用矩形、工字形或组合截面。

2.减小压杆的长度,改善压杆两端的约束条件

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由λ=μl/i还可知,λ与μl成正比,要使柔度λ减小,就应尽量减小杆件的长度,如果工作条件不允许减小杆件的长度,可以通过在压杆中间增加约束或改善杆端约束来提高压杆的稳定性。

3.合理选择材料

对于细长杆,材料对临界力的影响只与弹性模量E有关,而各种钢材的E很接近,约为200 GPa,所以选用合金钢、优质钢并不比普通碳素钢优越,且不经济。对于中长杆,临界力同材料的强度指标有关,材料的强度越高,σcr就越大,所以选用高强度钢材,可提高其稳定性。