МатВектор

Command Palette

Search for a command to run...

🏗️ Сопромат

Эйлерова критическая сила

англ. Euler critical load

Сжимающая сила, при которой прямой стержень теряет устойчивость и выпучивается: Pкр = π²EI/(μl)² — формула Эйлера.

Эйлерова критическая сила — порог потери устойчивости сжатого стержня: до неё прямая форма равновесия держится, после — стержень выпучивается боком при том же сжимающем усилии. Формула Эйлера: , где — приведённая длина с учётом закреплений. Шарнир по концам даёт , заделка с одного конца — 0,7, с двух — 0,5: чем жёстче защемление, тем выше порог.

Коварство явления в его внезапности: напряжения при потере устойчивости могут быть далеки от предела прочности, а разрушение — лавинообразным. Поэтому расчёт на устойчивость ведётся отдельной строкой с коэффициентом запаса выше, чем на прочность. Предел применимости формулы — гибкость выше предельной, для стали порядка ста; короткие стержни разрушаются по прочности раньше, чем теряют форму. Расчёт — в уроке устойчивость сжатых стержней, геометрия сечения — в материале момент инерции сечения.

формула Эйлера, критическое напряжение и гибкость стержня: берётся минимальный момент инерции — стержень выпучивается в слабую сторону

Частые вопросы

Почему стержень выпучивается при сжатии, если материал ещё не разрушен?

Прямая форма равновесия — не единственная: при каждом значении силы существует и искривлённая форма. Пока сила мала, вернуть стержень в прямое положение мешает слишком большая «работа подъёма», и прямая форма устойчива. За критической силой прямая форма становится неустойчивой: любая случайная поперечная добавка нарастает, и стержень переходит в изогнутое состояние. Это бифуркация равновесия, а не вопрос прочности материала.

Почему в формуле Эйлера стоит минимальный момент инерции?

Стержень выпучивается в ту плоскость, где сопротивление изгибу наименьшее — туда, где EI минимален. У прямоугольного сечения это узкая сторона, у швеллера — ось, перпендикулярная стенке. Инженерное следствие: выгодны сечения с одинаковыми моментами по всем осям — круглая труба, квадратный профиль, — у которых слабого направления нет. Использовать неравнопрочное сечение на сжатие — значит сознательно строить запас по одной оси и дефицит по другой.