臨界力

臨界力

在建築工程結構力學中,設某細長桿件,承受軸嚮應力(壓應力)P,當軸嚮應力P增加到一定程度P'(小於許壓應力)時,壓桿的直線平衡狀態開始失去穩定,產生彎曲變形,這個力具有臨界的性質,因此稱為臨界力。臨界力大小與桿件的材料、長度、截面形狀尺寸以及桿端的約束情況有關。

計算公式


P'=π2EI/L2 即:Pij等於3.14的平方乘以E 和I 與L的平方之比.
式子中Pij表示臨界力 ;E表示彈性模量; I 表示慣性矩
 臨界力Pij的大小與支承條件的關係圖
 臨界力Pij的大小與支承條件的關係圖
臨界力Pij的大小與下列因素有關:
1.壓桿的材料 :鋼柱的Pij比木柱大,因為鋼柱的彈性模量E大
2.壓桿的截面形狀與大小:截面大不易失穩,因為慣性矩大
3.壓桿長度L :壓桿長度大,Pij臨界力小,易失穩.

案例解析


壓桿臨界力
1.同一長度的壓桿,截面積及材料均相同,僅兩端支承條件不同,則(B)桿的臨界力最小。
A.兩端鉸支
B.一端固定,一端自由
C.一端固定,一端鉸支
D.兩端固定
2.受壓桿在下列支承情況下,若其他條件相同,臨界力最大的是(C)
A.一端固定,一端自由
B.一端固定,一端鉸支
C.兩端固定
D.兩端鉸支
3.受壓物件,兩端鉸支,臨界力為50kN,若將物件改為兩端固定,則其臨界力為(D)kN。
A.50
B.100
C.1500
D.200