压杆稳定试验

压杆稳定实验

一、实验目的

1.了解对于轴向受压细长压杆，压杆的破坏并非是由材料强度不够所引起。

2.观察细长压杆，在轴向压力作用下会出现急剧变弯，而丧失原有直线平衡状态的现象。

3.用电测法确定两端铰支约束的细长压杆的临界力cr P 。

4.理论计算细长压杆的临界力cr P 并与实验测试值进行比较。

二、实验仪器和设备

1．TS3861型静态数字应变仪一台；

2．NH-10型多功能组合实验架一台；

3.矩形截面细长压杆一根（已粘贴应变片）。

三、实验原理及方法

NH-10型多功能组合实验架参见第四章介绍，压杆稳定实验装置由电子测力仪、加载手轮力传感器、V 型上压头、V 型下压头、旋转功能切换外伸臂及矩形截面压杆等组成。 压杆材料为弹簧钢，压杆截面高度h =2.9mm ，压杆截面宽度b =20mm ，长度L l=300mm

见图3-13，弹性模量E =210GN/m 2

对于两端铰支的轴向受压的细长压杆而言，其临界压力cr P 为2min

2L EI P cr π=。

若以压杆的轴向压力为纵坐标，压杆中心点的横向挠度为横坐标，压杆下端0点为坐标原点如图3-14（a ）

图3-13

图3-14

则理论上说当压杆所受轴向压力P 小于试件的临界压力cr P 时，细长压杆将保持直线平衡状态，而处于稳定平衡状态，为f P -图中线段OA 图3-14（C ）。

当杆的轴向压力P ≥cr P ，杆件因丧失稳定而弯曲，P-f 图中为AB 段，在实际的实验过程中，由于诸多原因，即使在压力很小的情况下杆件也会发生微小弯曲，因此压杆事实上是处于微弯平衡状态，利用贴在压杆两则的电阻应变片R 1和R 2组成半桥测量线路，可以测出压杆在轴向压力作用下的弯曲程度，即可由弯ε-p 图取代p-f 图，参照3-14（C ），用来测定压杆的临界载荷，在轴向压力较小时，由于压杆在微弯状态，因此弯曲应变变化不大，当轴向压力接近压杆的临界力cr P 时，压杆的弯曲变形急剧增加，弯ε-p 图为3-14中C 图的CD 段，CD 段是以AB 为其渐近线的，因此通过描绘曲线OCD 可以测出压杆的临界力cr P 。（注

意：实验中，为不破坏压杆的反复使用，应控制轴向压力使得压杆的弯曲应变≤1000μμε）。

可以导出压杆的弯曲应变M ε与压杆中心点横向挠度之间具有如下关系式；

M Ph

EI f εmin 2= 四、实验步骤

1.将压杆安装在V 形的上、下压头之间，并注意对好中心线；

2.将应变片R 1 R 2按3-13（b ）的方式接入应变仪TS3861中；

3.将应变仪按所使用的应变片灵敏系数和应变片电阻值进行正确设置；

4.在压杆上稍加一点轴向压力（10N ），作为初始轴向压力0P ；

5.在轴向压力为0P 时将应变仪置零（也可记录初始的应变读数）

；

6.根据实验前对临界力的估计，在轴向力小于估计临界力cr P 值的80%以内，分大等级力加载（一般分6级），并记录每级的读数应变，在估计临界力cr P 值80%以上时，分小等级

力加载，（一般约为大等级力的1/5～1/4），直到弯曲应变的读数值d ε=1000μ

με为止； 7.根据弯曲应变值描绘曲线，并找出所描曲线CD 段的渐近线，确定临界力cr P 的测试值；

五、实验结果处理

1.自行设计实验数据记录表；

2.根据实验数据描绘弯ε-p 曲线；

3.确定曲线CD 段的渐近线，从而确定临界力cr P 的测试值。