Потеря устойчивости центрально сжатых стержней

При увеличении силы Р стержень вначале будет оставаться прямым, если ему дать искусственное отклонение У, то после устранения причины отклонения он вернется к первоначальному положению (устойчивое равновесие). При увеличении внешней нагрузки Р могут быть возможны прямолинейная форма равновесия стержня и криволинейная, изгибная. В этом случае при небольшом искусственном отклонении стержня на величину У и устранения причины отклонения стержень останется изогнутым. В точке разветвления прямолинейной криволинейной форм равновесия внешняя сила достигнет своего критического значения N_сч. Самое незначительное увеличение силы N_сч ведет к резкому нарастанию деформаций и потере несущей способности стержня. Критическая сила определяется по формуле Л. Эйлера:

Критические напряжения в стержне:

,

Где А- площадь брутто поперечного сечения стержня; – радиус инерции стержня; - гибкость стержня, где μ -коэффициент приведения расчетной длины, учитывающий условия закрепления концов стержня; – радиус инерции сечения стержня; - расчетная длина стержня; l - геометрическая длина стержня.

Критические напряжения зависят только от гибкости стержня l. Минимальная гибкость для стального стержня, выше которой формула Эйлера будет справедлива:

для мягких сталей , для сталей повышенной прочности λ ≥ 85.

На практике гибкость центрально сжатых стержней составляет примерно половину указанных предельных, то есть стержни устраиваются настолько жесткими, что выпучивание наступает лишь после появления пластических деформаций. В этом случае

, где Т – приведенный модуль продольного изгиба, зависящий от касательного модуля Е₁.

Устойчивость центрально сжатого стержня будет обеспечена, если напряжение в нем будут меньше критических:

, где φ - коэффициент устойчивости

.