截锥形直杆的动力稳定性研究

0　引　　言

随着我国经济建设的快速发展,给工程界的科学研究和科技开发带来了蓬勃生机,以适应面向21 世纪时代发展的需要。有关受压构件的动荷性能研究,国内外学者曾进行过大量卓有成效的研究[1～5]。 由于实际工程结构的复杂性,有些问题尚需作较深入的研究。杆件在竖向动力荷载下的动力稳定性研究 是目前急需解决的课题,以便为结构的动力分析与设计提供有效的依据。本文探讨了截锥形杆件的动力 稳定性问题。

1　动力分析模型与动力方程

本文采用两端铰接的截锥形直杆的动力模型,如图1 所示。杆长为l,上下端杆的直径分别为D、d,杆顶作用有 谐振力Po+Ptcosθt,Po、Pt为谐振力幅值,θ为谐振圆频 率。任意截面的惯性矩为

2　截锥形直杆与等直杆的动力稳定性

以某工程实例分析2种杆的动力稳定性。采用钢筋混凝土圆形锥杆和等截面杆,已知锥形杆两端直 径D= 0.4 m、d= 0.25 m,等截面杆直径D= 0.4 m,杆的弹性模量E= 3.0×107kN/m2,杆长l= 10 m,杆的质量密度γ= 25 kN/m3,其两杆的振动参数计算结果如图2、图3所示及表1、表2所列。 等直杆的振动参数由文献[2]得

3　讨　　论

由上述工程实例分析可知,杆的激振有连续的激发区,即动力不稳定区域[2](2条动力曲线所围成 的区域,如图2、图3所示)。 由图2可知,锥形杆的动力不稳定区域大于等直杆的动力不稳定区域,表明等直杆的动力稳定性较 锥形杆好。 由图3可知,当杆径减小时,杆的动力稳定性将随之减小,当杆径比α变化大时,即截面沿杆长变化 幅度大时,杆的动力稳定性也将随之减小,随杆长的增加,其动力不稳定区域将逐渐增大,对杆动力稳定 性不利,这在杆件的动力分析和设计中应予以重视。在杆件的动力分析与设计中,应采取一定的措施来 减小杆件的振动,如合理地选择杆件的截面尺寸及杆长,采取适当的隔振装置等,避免杆处于动力不稳 定区域内。

[参　考　文　献]

[1]　孙　强,杨大军.弹性介质中杆的动力稳定性研究[J].工程力学,1997,14(1):87-91.

[2]　孙　强.直杆的动力稳定性(I)[J].安徽建筑工业学院学报,1996,4(2):38-42.

[3]　夏鹭平.直杆的动力稳定性[J].安徽建筑工业学院学报,2000,8(3):15-17.

[4]　孙　强,夏鹭平.阶梯形受压柱的动力稳定性[J].工业建筑,2000,7(7):74-76.

[5]　张相庭.结构振动力学[M].上海:同济大学出版社,1994.48-50.

 夏鹭平

(安徽建筑工业学院建筑工程与材料系,安徽合肥　230022)