Ano, vzpěr je náhlá změna tvaru. Nerovnoměrně vyrobený sloup, který se sklání v důsledku zvyšujícího se napětí, by jen zažil deformaci. Nebo kovová tyč ohnutá „silákem“. Vzpěr se liší od pravidelně se vyskytující plastické deformace.

Zdá se, že definování vzpěru jako „náhlá změna tvaru“ mísí příčinu a následek IMO.

Co se stane, je, že cesta zatížení – vychýlení struktury bifurcates když zatížení dosáhne kritické hodnoty a struktura poté následuje podle toho, která větev vyžaduje nejméně energie.

Protože tuhost dvou možných cest je obvykle několik řádů odlišná, vypadá jako by došlo k „náhlé deformaci“. Na druhou stranu, pokud použijete řízené posunutí k deformaci konstrukce namísto zatížení, nemusí dojít k žádné náhlé deformaci, ale síla , kterou aplikujete, se náhle sníží .

Můžete se také dostat do situací, kdy je chování po vzpěru stabilní a vzpěr se zvrátí, když je zatížení odstraněno - například „diagonální vzpěr“ u tenkých desek vystavených smykovému zatížení, kde se deska vzpírá ( a vrásky) ve směru minimálního (kompresního) hlavního napětí, ale stále nese zatížení ve směru maximálního (tahového) hlavního napětí.

Skutečné struktury trpí vzpěrami.

Ano, skutečné struktury nikdy nejsou dokonalé. Sloupy nejsou dokonale svislé, průřezy nejsou v celém rozpětí dokonale konzistentní, materiál není dokonale homogenní a zatížení nejsou dokonale vycentrována. To je všechno pravda.

Avšak u zatížení nižších než skutečné vzpěrné zatížení (které je mnohem menší než výsledek z Eulerovy rovnice) vedou všechny tyto nedokonalosti pouze k deformacím. Pokud jsou tyto deformace boční, deformace zvýší aplikovaný ohybový moment a dále deformace zvětší. Ale tento cyklus zpětné vazby má limit, při kterém se účinky druhého řádu stabilizují a máme pevný sloup.

Jedno zrnko písku nad skutečným vzpěrným zatížením však způsobí náhlé a okamžitá deformace teoreticky nekonečné amplitudy. Skutečné sloupy se zjevně nedeformují nekonečně, jednoduše se sbalí.

Chcete-li získat intuitivní vizuální pomůcku, stiskněte mezi dvěma prsty surový pramen špaget. V závislosti na tom, jak vyvíjíte sílu z prstů, ji můžete velmi dobře bočně deformovat kontrolovaným způsobem. Jak pomalu zvyšujete sílu, kterou aplikujete, pramen se bude skloňovat stále dál a dál. A pak to najednou praskne. V tomto konkrétním příkladu by mechanismus kolapsu pravděpodobně byl pomocí vzpěru, ale myslím, že je to užitečný vizuální rozdíl mezi „stabilními deformacemi“ (včetně efektů druhého řádu) a vzpěrami.

Protože se jedná o selhání. Jakmile začne, oslabuje strukturu a za předpokladu konzistentního zatížení se snižuje pevnost a nyní se může v cyklu zpětné vazby snáze vzpínat.

Delší rozpětí dřeva se může „vzpínat“ a nemusí být problém síly. Právě včera jsem odpověděl na otázku, jaký velký kus dřeva použít, aby se rozprostřel mezi dvěma sloupky a který by nesl žádnou zátěž, to bylo čistě estetické. Režim selhání by byl pro převrácení horní části člena, řekněme 2x4. Nejedná se však o formální definici vzpěru, protože prut nebyl kompresním prutem. Nebo je to? Horní část modelu 2x4 je v komprese a má vybočení do strany.

Sloup nebo lišta, dokonce i prázdná plechovka od sody, může mít nedokonalosti nebo nesymetrické zatížení a přenášet zatížení a deformovat se bez vybočení.

Vzpěr nastane, když zatížení překročí kritické zatížení a deformace je náhlá a velká a může pokračovat i bez zvýšení zatížení.

Sloupec může a obvykle má vady, například jako jsou vyvrtané otvory pro šrouby připojené k jiným členům, zbytková napětí z výroby a stále mohou nést zatížení. Ale bude se vzpírat ještě poté, co dosáhne kritického zatížení.

Plechovka sody, pokud ji načteme umístěním kontrolních závaží na kovovou desku na její horní část, se bude imperceptivně deformovat, dokud nebude dosaženo vzpěrného zatížení , pak se najednou rozdrtí jako akordeon a bude se vrásčit, i když nezvýšíme zatížení.

Vzpěr se děje na úrovni stresu zvané bifurkační bod. kde celková elastická a plastická energie ve vzpěrném prvku je menší, než by byla, kdyby se člen stále namáhal.

TL: DR Vzpěr je statický jev. Sbalení je dynamický jev.

Nejsou tedy případy vzpěru ve skutečném životě striktně vzpěrami podle této definice?

Mohou pocházet z události vzpěru , ale pak se věci komplikují rychlostí, která není v souladu s tím, jak definujeme vzpěr.

Ve vaší definici chybí to, že vzpěr je definován jako statický problém a sbalení má svou podstatou dynamickou povahu. Při klasickém vzpěru se skok na novou geometrii uskuteční velmi rychle ve srovnání s jakoukoli změnou geometrie v bodech zatížení. Vzpěr ve sloupu se děje v pevné délce a část napětí se okamžitě uvolní. Pokud se síly znovu objeví, délka se nadále zkracuje a kolaps bude pokračovat.

Dynamická rázová pevnost tenkého válce může být mnohem vyšší, než předpovídala teorie vzpěr, pokud je doba nárazu tak krátká, že deformace skok se nedokáže zorganizovat (přemýšlejte o kulečníkových tágech při přestávce a šípech lukem zasažených do kosti) Kritické vzpěrné zatížení je velmi citlivé na rychlost aplikace zatížení a uvolnění po vzpěru.

Ve skutečném světě a dokonce i ve středně složitých numerických simulacích máte pravdu: sloupce nejsou úplně rovné a jakékoli aplikované zatížení bude mírně mimo střed a bude ve všech situacích působit momentem.

Jako cvičení si vezměte pravítko a zatlačte konce k sobě rukama. V určitém okamžiku se střed pravítka vykloní v jednom nebo druhém směru. Pokud zachováte stejnou sílu, pravítko zůstane ve stejném tvaru (statická rovnováha). Přemýšlejte o tom z energetické perspektivy: když tlačíte na konce pravítka, když je rovné, v pravítku se neukládá žádná vnitřní energie, protože nedochází k žádnému posunutí. Když se hůl náhle ohne, vaše ruce jsou nyní blíže než předtím a vy jste na tuto vzdálenost vyvinuli sílu, to nutně znamená, že jste na systému udělali práci. Tato práce je zachována jako energie uložená pružně v pravítku.

Pravítko lze ohnout do stejného stavu čistě pomocí momentů na obou koncích. Během počáteční fáze zatížení čistou kompresí je před vzpěrou kompenzováno množství momentu potřebné k dosažení stejného stavu rostoucí silou komprese. Nakonec nastane dostatek komprese, že další potřebný moment se blíží nule. Můžete z toho odvodit teoretická omezení pro dokonalé geometrie obsahu vašich srdcí. Ve skutečném světě může být tento limit kvůli řadě faktorů podstatně menší, pokud jste jej skutečně otestovali.

Některé z možných deformovaných tvarů, které jsou možné, mohou mít obrovské deformace a divoké tvary. Pokud by vaše konstrukce byla z gumy, mohli byste to vidět ve skutečném světě. U věcí, jako je vzpěr z ocelového I-paprsku, se podle těchto teorií „zapne“, dokud se nepoddá a nestane se plastickou deformací.

Ano, ve skutečném světě existuje čisté vybočení podle teorií, i když s některými korekčními faktory potřebnými pro smysluplná technická rozhodnutí .. a přebudování všeho je vždy tou nejlepší volbou.

Toto je pravděpodobně něco, kde má video hodnotu tisíce slov. Podívejte se na několik videí ze skutečných testů vzpěru. Vidíte, jak se průhyb zpočátku pomalu zvyšuje, když se sype do písku, a pak se průhyb najednou hodně zvětšuje? To je boule

https://youtu.be/l_HlbF4EoJs