1 概述
展台设计在汽车底盘结构中,有一些受压部件会由于刚度不足而出现失效,从而影响该部件乃至整个系统的正常工作,如转向系统中的转向拉杆,多连杆式悬架中的控制臂,制动操纵机构中的踏板臂等,这些现象属于屈曲问题。
在工程结构中,压杆稳定性是一种典型的屈曲问题。细长杆件受压时,当压力增加到某一极限值时,压杆将由直线平衡变为曲线平衡,表现出与强度失效全然不同的性质,这个压力的极限值称为临界压力,压杆丧失其直线形状的平衡而过渡为曲线平衡,称为丧失稳定,简称失稳,也称为屈曲。杆件失稳后,压力的微小增加将引起弯曲变形的显著变大,杆件已丧失了承载能力。这是因失稳造成的失效,可以导致整个机器或机构的损坏。但细长压杆失稳时,应力并不一定很高,有时甚至低于比例极限。可见这种形式的失效,并非强度不足,而是稳定性不够。

展台设计除了压杆外,其它构件也存在稳定失效问题。例如,圆柱形薄壳在均匀外压作用下,壁内应力变为压应力,则当外压达到临界值时,薄壳的圆形平衡就变为不稳定,会突然变成由虚线表示的长圆形。与此相似,板条或工字梁在最大抗弯刚度平面内弯曲时,会因载荷达到临界值而发生侧向弯曲。薄壳在轴向压力或扭矩作用下,会出现局部折皱。这些都是稳定性问题。
屈曲分析主要用于估计结构刚性的分歧点,以及结构承担轴向的、膜向、或弯曲变形,解决屈曲前的小变形问题或结构在崩塌前产生非线性问题。结构的屈曲在实际中表现为两种形式:快速通过失稳和分叉失稳。快速通过失稳形式表现为从一个平衡位置快速通过,跳跃到另一个平衡位置,也称为后屈曲。另一种失稳形式常用分叉来描述,失稳出现在两个或多个平衡路径的交点。
2 屈曲分析的一般原理
对于结构简单的部件,可以采用经典的欧拉公式计算临界载荷,相应的变形可以从截面的惯性矩判断,结构的弯曲变形一定发生于抗弯能力最小的纵向平面内。下面以两端铰支细长压杆为例,对屈曲分析的一般原理进行说明。
设细长压杆的两端为球铰支座,轴线为直线,压力P与轴线重合。当压力达到临界值时,压杆将由直线平衡形态转变为曲线平衡形态。可以认为,使压杆保持微小弯曲平衡的最小压力即为临界压力。
展台设计在汽车底盘结构中,有一些受压部件会由于刚度不足而出现失效,从而影响该部件乃至整个系统的正常工作,如转向系统中的转向拉杆,多连杆式悬架中的控制臂,制动操纵机构中的踏板臂等,这些现象属于屈曲问题。
在工程结构中,压杆稳定性是一种典型的屈曲问题。细长杆件受压时,当压力增加到某一极限值时,压杆将由直线平衡变为曲线平衡,表现出与强度失效全然不同的性质,这个压力的极限值称为临界压力,压杆丧失其直线形状的平衡而过渡为曲线平衡,称为丧失稳定,简称失稳,也称为屈曲。杆件失稳后,压力的微小增加将引起弯曲变形的显著变大,杆件已丧失了承载能力。这是因失稳造成的失效,可以导致整个机器或机构的损坏。但细长压杆失稳时,应力并不一定很高,有时甚至低于比例极限。可见这种形式的失效,并非强度不足,而是稳定性不够。

展台设计除了压杆外,其它构件也存在稳定失效问题。例如,圆柱形薄壳在均匀外压作用下,壁内应力变为压应力,则当外压达到临界值时,薄壳的圆形平衡就变为不稳定,会突然变成由虚线表示的长圆形。与此相似,板条或工字梁在最大抗弯刚度平面内弯曲时,会因载荷达到临界值而发生侧向弯曲。薄壳在轴向压力或扭矩作用下,会出现局部折皱。这些都是稳定性问题。
屈曲分析主要用于估计结构刚性的分歧点,以及结构承担轴向的、膜向、或弯曲变形,解决屈曲前的小变形问题或结构在崩塌前产生非线性问题。结构的屈曲在实际中表现为两种形式:快速通过失稳和分叉失稳。快速通过失稳形式表现为从一个平衡位置快速通过,跳跃到另一个平衡位置,也称为后屈曲。另一种失稳形式常用分叉来描述,失稳出现在两个或多个平衡路径的交点。
2 屈曲分析的一般原理
对于结构简单的部件,可以采用经典的欧拉公式计算临界载荷,相应的变形可以从截面的惯性矩判断,结构的弯曲变形一定发生于抗弯能力最小的纵向平面内。下面以两端铰支细长压杆为例,对屈曲分析的一般原理进行说明。
设细长压杆的两端为球铰支座,轴线为直线,压力P与轴线重合。当压力达到临界值时,压杆将由直线平衡形态转变为曲线平衡形态。可以认为,使压杆保持微小弯曲平衡的最小压力即为临界压力。
展台设计距原点为x的任意截面的挠度为v,弯矩M的绝对值为Pv。若只取压力P的绝对值,则v为正时,M为负;v为负时,M为正。即M与的符号相反
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