Устойчивость сжатых стержней (продольный изгиб). Формула Эйлера
УСТОЙЧИВОСТЬ СЖАТЫХ СТЕРЖНЕЙ (ПРОДОЛЬНЫЙ ИЗГИБ) Форма равновесия в деформированном состоянии считается устойчивой, если система при любом малом отклонении от начального состояния равновесия возвращается к нему после снятия внешней нагрузки. В противном случае форма равновесия является неустойчивой. Переход системы из устойчивого состояния в неустойчивое называют потерей устойчивости, а границу этого перехода – критическим состоянием системы. Если сжимающую нагрузку воспринимает короткий брус большой жесткости (рис.1,а), то на прочность и жесткость его рассчитывают по формулам для осевого сжатия. В случае восприятия сжимающей нагрузки длинным тонким стержнем (рис.1,б), последний может искривиться (рис.1,в). Искривление стержня наступает вследствие того, что его ось практически всегда имеет небольшую начальную кривизну, а точка приложения силы несколько смещена от центра тяжести поперечного сечения стержня. Данное обстоятельство можно не учитывать лишь при значениях силы, меньших некоторой критической величины. При силе, большей критической, стержень будет работать не на осевое сжатие, а на сжатие и изгиб. Под критической следует понимать такую силу, превышение которой вызывает потерю устойчивости первоначальной формы равновесия. Для обеспечения безопасной работы элементов конструкции, находящихся под действием сжимающей нагрузки, необходимо, чтобы допускаемая нагрузка была меньше критической, т.е. F ≤ [F], где [F] = Fkp / ny, (1) где Fkp – критическая сила; ny – коэффициент запаса устойчивости. Величина ny принимается несколько большей коэффициента запаса прочности, поскольку здесь необходимо дополнительно учитывать влияние на прочность таких факторов, как начальная кривизна стержня, эксцентриситет приложения силы и др. Некоторые коэффициенты запаса устойчивости: ny = 1,8…3,0 (сталь) ny = 5,0…5,5 (чугун) ny = 2,8…3,2 (дерево)