首页 理论教育 布雷热屈曲:原因及避免方法

布雷热屈曲:原因及避免方法

时间:2023-11-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:它可能按我们描述过的方式屈曲,也就是说,按超过其整个长度的长折痕模式,即欧拉方式。这种局部屈曲或局部起皱的表现形式之一就是所谓的“布雷热屈曲”,正是这种效应限制了简单管道和薄壁圆筒在承压状态下的运用。[7]图13-12薄壁管在轴向压缩作用下发生的布雷热屈曲或局部屈曲要避免布雷热屈曲,最常见的方法就是添加肋条或纵桁之类的额外构件,以增强薄壁结构的外壳刚度。

布雷热屈曲:原因及避免方法

根据欧拉的说法,支杆的屈曲载荷与EI/L2成正比,那么长支柱的抗压强度可能的确非常低,我们唯一能做的就是增大EI——如若可能,使之与L2成比例增加。对大多数材料而言,弹性模量E是较为恒定的,所以我们在实践中必须增加横截面积的二阶矩I。这意味着我们得把支柱弄得更粗些。当然,这正是我们对砖石建筑做的事情,例如多立克柱式神庙的坚固支柱。然而,其结果却过分沉重,如果想建一个轻的结构,那么我们就得设计某种扩展的截面。有时要采用“H”形或星形,有时要用方盒形。但总体上,圆管通常更好也更有效。

工程师和大自然都极其偏好管材,管状支杆的用途非常广泛。然而,一个承压的管有两种可选的屈曲模式。它可能按我们描述过的方式屈曲,也就是说,按超过其整个长度的长折痕模式,即欧拉方式。或者,它也可能以短折痕模式屈曲,即将一种折痕或压痕局部地置于管壁。如果管径很大而管壁很薄,那么支杆很可能在预防欧拉或长折痕屈曲上是安全的,但它会因外皮局部起皱而失效。这很容易用薄壁纸管来验证。这种局部屈曲或局部起皱的表现形式之一就是所谓的“布雷热屈曲”(见图13-12),正是这种效应限制了简单管道和薄壁圆筒在承压状态下的运用。[7]

图13-12 薄壁管在轴向压缩作用下发生的布雷热屈曲或局部屈曲

要避免布雷热屈曲,最常见的方法就是添加肋条或纵桁之类的额外构件,以增强薄壁结构的外壳刚度。周向放置的加劲杆一般被称为“肋条”,纵向放置的则被称为“弦条”(但植物学家除外,他们仍称之为“肋条”)。船壳镀层传统上是借助肋条和舱壁增强刚度,尽管近来的大型油轮建立在“伊舍伍德”结构之上,该结构主要依靠纵向弦条。精密的壳体结构,比如飞机机身,通常是靠肋条和弦条一起增强刚度。青草和竹竿的中空茎(干)在弯曲时有倒伏趋势,可借助沿茎(干)间隔的“节”、隔断或隔板优雅地增强刚度(见图13-13和图13-14)。(www.xing528.com)

图13-13 中空植物茎(干)增强刚度以防局部屈曲的两种方式

图13-14 像船舶和飞机这样的工程壳体结构一般既要用弦条也要用肋条或隔板。图示为常用于油轮的伊舍伍德结构

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈