此结构是否安全。
解:在给定的结构中共有两个构件:梁AB,承受拉伸与弯曲的组合作用,属于强度问题;杆CD,承受压缩荷载,属稳定问题。现分别校核如下。1大梁AB的强度校核。大梁AB在截面C处的弯矩最大,该处横截面为危险截面,其上的弯矩和轴力分别为
MmaxFpsi
30°l125103051251563103Nm1563kNm
FNFpcos30°25103cos30°2165103N2165kN
由型钢表查得14号普通热轧工字钢的
Wz102cm3102103mm3
A215cm2215102mm2
由此得到
max
MmaxWz
FNA
1563103102103109
2165103215102104
1632106Pa1632MPa
Q235钢的许用应力为
s235162MPa
s145
max略大于,但max100075,工程上仍认为是安全的。2校核压杆CD的稳定性。由平衡方程求得压杆CD的轴向压力为
FNCD2Fpsi
30°Fp25kN
因为是圆截面杆,故惯性半径为
iId5mmA4
又因为两端为球铰约束10,所以
f
li
100555103
110
p
101
这表明,压杆CD为细长杆,故需采用式97计算其临界应力,有
FPcr
crA
2E2
d24
2
2061091102
2010324
528103N528kN
于是,压杆的工作安全因数为
w
crw
FPcrFNCD
52825
211
st
18
这一结果说明,压杆的稳定性是安全的。
上述两项计算结果表明,整个结构的强度和稳定性都是安全的。
6、一强度等级为TC13的圆松木,长6m,中径为300mm,其强度许用应力为10MPa。现将
圆木用来当作起重机用的扒杆,试计算圆木所能承受的许可压力值。
解:在图示平面内,若扒杆在轴向压力的作用下失稳,则杆的轴线将弯成半个正弦波,长度系数可取为1。于是,其柔度为
li
16103
80
4
根据80,求得木压杆的稳定因数为
110398
1
65
2
1
8065
2
从而可得圆木所能承受的许可压力为
FA0398101060322813kN4
如果扒杆的上端在垂直于纸面的方向并无任何约束,则杆在垂直于纸面的平面内失稳时,只能视为下端固定而上端自由,即2。于是有
求得
li
26103
160
4
f
28002
28001602
0109
FA01091010603277kN4
显然,圆木作为扒杆使用时,所能承受r