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力学实验教学中心
材料力学实验五
压杆稳定实验
一、概述
细长杆受压时，它表现出与受拉杆件和受压短柱性质全然不同的失效现
象，失效并非强度不足，而是稳定性不够。工程结构中有很多受压的细长杆，
如内燃机蒸汽机等的连杆、桁架结构中的抗压杆、建筑物中的柱等。
一、概述
材料力学里压杆稳定学生较难理解，比较抽象，压杆稳
定的临界应力一般很小，有时甚至低于比例极限，加载过程
中要随时观察极限临界压力，要求加载精度高，该实验用微
机控制电子万能试验机测出压杆临界力。
压杆稳定包括两端铰支、一端固定另一端自由、一端固
定另一端铰支、两端固定四种情况不同支承条件下的临界力，
需设计加工压杆及固定压杆的夹具。
通过该实验，学生能理解影响压杆稳定的因素有哪些，
掌握压杆临界载荷测试方法和提高压杆稳定性的措施，学生
工作后可解决工程中的许多实际问题。
二、实验目的
1.观察细长中心受压杆丧失稳定的现象。
2.用实验方法测定两端铰支条件下细长压杆的临界
压力Pcr测，增强对压杆承载及失稳的理性认识。
3.理论计算两端铰支条件下细长压杆的的临界压力
Pcr理，与实测值进行比较，并计算误差，分析误
差产生的原因。
三、实验材料和试样
压杆尺寸为：厚度h=3mm，宽度b=30mm,长度580mm，见图1(a)。
材料为弹簧钢，弹性模量E=210GPa，比例极限σp=200MPa。
四、实验设备和仪器
1、100kN电子式万能试验机；2、0.01mm数字游标卡尺；
3、静态电阻应变仪；
五、实验原理
当细长杆受轴向压力较小时，杆的轴向变形较小，它与载荷是线弹性
关系。即使给杆以微小的侧向干扰力使其稍微弯曲，解除干扰后，压杆最
终将恢复其直线形状，如图2（a）所示，这表明压杆平衡状态是稳定的。
当轴向压力逐渐增大，超过某一值时，压杆受到微小的干扰力后弯曲，
解除干扰后，压杆不能恢复原来的直线形状，将继续弯曲，产生显著的弯
曲变形，既丧失了原有的平衡状态，这表明压杆的平衡状态是不稳定的,
如图2（b）所示。
使压杆直线形态的平衡
状态开始由稳定转变为不稳
定的轴向压力值，称为压杆
的临界载荷，用Pcr实表示。
压杆丧失其直线形状的
平衡而过度为曲线平衡，称
为丧失稳定或简称失稳，由
失稳造成的失效，失效并非
强度不足，而是稳定性不够。
(a)(b)
图2压杆的稳定(a)与失稳(b)现象
五、实验原理
假设理想压杆，若以压力P为纵坐标，压杆中点挠度f为横坐标，按小挠度理
论绘出的P-f曲线图，见图3。
当压杆所受压力P小于试件的临界压力Pcr，中心受压的细长杆在理论上保持
直线形状，杆件处于稳定平衝状态
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