技术与设计2期中考试题目及答案(8)

二、结构稳定性的概念 1.

什么是结构的稳定性？

所谓结构的稳定性，

是指结构在外载荷的作用下， 能够保持原有平衡状态的能力。 如果

结构在外载荷作用下不能保持原有平衡状态，就叫做“失稳” 。因而，结构的稳定性也叫做 结构抗失稳的能力。

在工程上，结构的稳定性问题有如下几种： （ 1

）细长杆受压时的“压杆稳定性问题” 。

如下图所示，设细长杆在轴向压力 P

的作用下，处于平衡状态，且在杆的受压强度允

许范围之内，如果对杆施加一微小的横向力作用，这时一有两种情况发生。一是当 P 小于

某一个值时，在横向力撤去后，已弯曲的杆会恢复原有平衡状态。另一种情况是，当 P 大

于某一值时，在横向力撤去后，杆不能恢复的原有平衡状态。前一种情况，压杆是稳定的， 后一种情况，压杆就不稳定。使压杆由稳定变为不稳定的转换压力称为临界压力。

（ 2

）薄壁圆筒受压的失稳问题。

薄壁圆筒受压，在轴向压力过大时，会在筒壁上出现“鼓包” 。这就是薄壁圆筒的失稳 现象。 （ 3

）薄矩形梁扭曲失稳问题。

薄矩形悬臂梁， 在承受弯曲载荷时， 会发生扭曲，

这种现象同样是失去平衡的失稳问题。 （ 4

）结构翻倒问题。

在我们的教材中主要讨论的就是这种稳定问题。 现在我们就按照教材的要求， 对结构翻

倒的稳定性问题进行一些讨论。 2

．结构为什么会翻倒？（请同学们根据物理中的知识回答这个问题） 对，

物体翻倒的根本原因是：

物体的重力作用线超出了物体基底的边界线。 为什么呢？

我们来考查下示图形。 左边的图形，

是重力作用线没有超出物体基底边界线的情况， 这时重

力对支点产生的力矩是使物体恢复到原来的状态。 中间的图形是重力作用线刚好通过基底的 边界，

物体仍然可以处于平衡， 但如果物体受向右的扰动， 物体就会进入右边图形所显示的 状态，

重力线超出了物体基底边界线，

这时重力对支点产生的力矩是使物体离开原来的平衡 状态，也就是使物体翻倒。

左图所示状态，物体处于“稳定平衡”

，中间图形所示状态，物体处于“不稳定平衡” 。

要想判断物体处于什么平衡状态， 可以从物体偏离平衡时， 重心的变化来判断， 重心上

升，是稳定平衡，重心下降，是不稳定平衡。

3

．提高物体（结构）抗翻倒能力的措施

要想提高物体抗翻倒的能力，就必须使物体的重力作用线不容易超出基底的边界。

可以有两种方法。 一是降低物体的重心； 二是加大物体的基底面积。 它们都可以增大物

体翻倒时的倾斜角。如下图所示。 三、

刚性结构简介

在框架结构的设计中，

必须要考虑的一个问题的就是结构在外力作用下是否会被迫改变 形状。

如果在外力作用下，框架结构很容易改变形状，结构是非刚性的。而如果在外力作用

下，框架结构不会改变形状，则认为结构是刚性的。但必须指出，这里讲的结构的刚性，不 是结构的刚度的概念。

下面左图所示的四杆框架， 在如图所示的外力作用下， 是很容易改变原来形状的， 因而，

它是非刚性的。但是，我们在其对角线上加上一根杆，或者在对角上加上“角板” ，那它就

变成刚性结构了。

根据这个原理，我想同学们能够解释教材上（ P013

）关于“人字形梯”和“ A

字形梯”