结构稳定理论-第二章
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1、单选1 用紫外光照射某双原子分子,使该分子电离出一个电子。
如果电子电离后该分子的核间距变短了,则表明该电子 ( ) CA 从成键MO 上电离出去的B 从非键MO 上电离出去的C 从反键MO 上电离出去的D 不能断定是从哪个轨道上电离出去的2 组成有效分子轨道需要满足下列哪三条原则?( ) DA 对称性匹配,能级相近,电子配对。
B 能级相近,电子配对,最大重叠C 对称性匹配,电子配对,最大重叠D 对称性匹配,能级相近,最大重叠3 对于极性双原子分子AB,如果分子轨道中的一个电子有90%的时间在A原子轨道φa上,有10%的时间在B的原子轨道φb上,描述该分子轨道归一化的形式为:( ) CA ψ =0.9φa + 0.1 φbB ψ =0.1φa + 0.9 φbC ψ =0.949φa + 0.316φb Dψ =0.994φa + 0.110 φb4 下列四种分子或离子中为顺磁性的是( ) BA N2B NOC CN ‒D O 2‒5 下列分子或离子中磁矩最大的是( ) DA N2B C2C C2 +D B26 按分子轨道理论, 下列分子(离子)中键级最大的是( ) BA F2BC D7 OF,OF+,OF– 三者间,键长顺序正确的是 ( ) BA OF > OF + > OF –B OF – > OF > OF +C OF + > OF > OF –D OF + > OF – > OF8 对于"分子轨道"的定义,下列叙述中正确的是: ( ) BA 分子中电子在空间运动的波函数。
B 分子中单个电子空间运动的波函数。
C 分子中单电子完全波函数(包括空间运动和自旋运动) 。
D 原子轨道线性组合成的新轨道。
9 下面对于分子中电子排布说法正确的是( ) BA 电子不能排入反键轨道,因为反键轨道能量较高。
B 电子可以排入反键轨道,但排入后轨道能量升高。
127第2章 受压构件的稳定2.1 轴心受压构件的稳定轴心压杆就其自身的截面形状和尺寸而言,有较长细的杆,也有较中短的杆,这可用长细比i l /0=λ来表达。
对于长细比大的长细压杆,可以认为是在弹性范围内失稳;对于长细比小的中短杆件,则可能是在弹塑性范围内失稳。
因此,应该分别按弹性范围和弹塑性范围来分析理想轴心压杆的临界荷载。
2.1.1 理想轴心压杆的弹性稳定用理想轴心压杆的欧拉荷载E P 除以杆件的截面积A ,可得轴心压杆欧拉临界应力22202)/(λππσE i l E A P E cr===,式中i 为回转半径,AIi =。
由此可计算出应力值为材料比例极限p σ时的长细比p λ,并以此作为长细杆和中短杆的分界;压杆的长细比大于p λ时称为长细杆或大柔度杆,长细比小于p λ时称为中短杆或小柔度杆。
对于理想轴心压杆来说,长细杆是在弹性范围内工作的,所以压杆的稳定分析为弹性稳定问题。
通过弹性压杆的静力平衡条件,可以建立理想轴心压杆的平衡微分方程式,解平衡微分方程则可求得轴心压杆的临界荷载。
下面来看几个边界条件不同的理想轴心压杆的弹性稳定分析。
1)一端固定一端铰接的压杆 (1)用静力法求解如图2-1所示一端固定一端铰接的等截面轴心受压弹性直杆,设其已处于新的曲线平衡形式,则取任意截面的弯矩为)(x l Q Py M -+-=式中Q 为上端支座反力。
由y EI M ''-=,压杆挠曲线的平衡微分方程为:)(x l Q Py y EI -+-='' 图2-1一端固定一端铰接压杆128即 )(x l EIQ y EI P y -=+'' (2.1) 令EIPk =2,则有 )(22x l PQk y k y -=+'' (2.2) 此微分方程的通解为)(sin cos x l PQkx B kx A y -++= (2.3) 式中A 、B 为积分常数,Q /P 也是未知的。
第1章结构稳定概述工程结构或其构件除了应该具有足够的强度和刚度外,还应有足够的稳定性,以确保结构的安全。
结构的强度是指结构在荷载作用下抵抗破坏的能力;结构的刚度是指结构在荷载作用下抵抗变形的能力;而结构的稳定性则是指结构在荷载作用下,保持原有平衡状态的能力。
在工程实际中曾发生过一些由于结构失去稳定性而造成破坏的工程事故,所以研究结构及其构件的稳定性问题,与研究其强度和刚度具有同样的重要性。
1.1 稳定问题的一般概念结构物及其构件在荷载作用下,外力和内力必须保持平衡,稳定分析就是研究结构或构件的平衡状态是否稳定的问题。
处于平衡位置的结构或构件在外界干扰下,将偏离其平衡位置,当外界干扰除去后,仍能自动回到其初始平衡位置时,则其平衡状态是稳定的;而当外界干扰除去后,不能自动回到其初始平衡位置时,则其平衡状态是不稳定的。
当结构或构件处在不稳定平衡状态时,任何小的干扰都会使结构或构件发生很大的变形,从而丧失承载能力,这种情况称为失稳,或者称为屈曲。
结构的稳定问题不同于强度问题,结构或构件有时会在远低于材料强度极限的外力作用下发生失稳。
因此,结构的失稳与结构材料的强度没有密切的关系。
结构稳定问题可分为两类:第一类稳定问题(质变失稳)—结构失稳前的平衡形式成为不稳定,出现了新的与失稳前平衡形式有本质区别的平衡形式,结构的内力和变形都产生了突然性变化。
结构丧失第一类稳定性又称为分支点失稳。
第二类稳定问题(量变失稳)—结构失稳时,其变形将大大发展(数量上的变化),而不会出现新的变形形式,即结构的平衡形式不发生质的变化。
结构丧失第二类稳定性又称为极值点失稳。
无论是结构丧失第一类稳定性还是第二类稳定性,对于工程结构来说都是不能容许的。
结构失稳以后将不能维持原有的工作状态,甚至丧失承载能力,而且其变形通常急剧增加导致结构破坏。
因此,在工程结构设计中除了要考虑结构的116强度外,还应进行其稳定性校核。
1.1.1 第一类稳定问题首先以轴心受压杆来说明第一类稳定问题。
1.理想压杆:受压杆件两端铰支荷载作用于形心轴,杆轴线沿杆长完全平直,横截面双轴对称且沿杆长均匀不变,杆件无初应力,材料符合胡=胡克定律2.极限状态:承载能力极限状态和正常使用极限状态。
3.保守力:如果力在它作用的任意可能位移上所做的功与力作用点移动路径无关,只依赖与移动的起点和终点。
4.势能驻值原理与最小势能的区别:势能驻值原理方法比较简单,但从教学角度δp=0只是平衡条件,它不表示从稳定平衡过度到不稳定平衡的临界条件,而最小势能原理方法更加严密。
(势能驻值原理:虚位移,基本条件δp=0)5.伽辽金法瑞利-里兹法的区别:①瑞利里兹法只需要满足几何边界条件即可,而伽辽金法需要满足几何边界条件,力学边界条件;②伽辽金法直接与微分方程相联系,而瑞利里兹法需要写出体系的总势能。
6.计算长度系数μ,将非两端铰支的理想轴心压杆构件,临界荷载公式换算成相当于两端铰支理想轴心压杆构件,求解临界荷载的形式的所利用的计算长度,几何意义:杆件绕由曲线上两反弯点的间距7.自由度:用来表示约束条件允许的体系,可能变形时所必须的独立几何参数的数目。
8.柱子曲线:临界应力δcr与长细比的关系曲线,可作为轴心受压构件设计的依据。
9.残余应力:降低比例极限,使柱子提前出现弹塑性屈曲,当超过比例极限后,残余应力使杆件应力应变曲线,同时减小了截面的有效面积和有效惯性矩,从而降低了刚度和稳定性。
10.翘曲:非圆形截面的杆件扭转时,截面处绕杆件轴线转动外,截面上个点还会发生不同的轴向位移而使截面出现凹凸,不像圆截面杆件那样扭转后不保持平面。
11.影响弯曲荷载Mor的因素:①截面的形状,尺寸。
②截面的残余应力。
③初始几何缺陷。
④荷载类型及其作用特点。
⑤构件端部和侧向支撑条件。
12.梁的弯曲屈曲5个假设:①构件为各向同性完全弹性体,②弯曲和扭转时,构件截面形状不变,③小变形(侧面)。
④构件为等截面无截面。
⑤主弯矩作用平面内刚度很大,屈曲前变形对弯扭屈曲的影响的忽略。
桥墩二类稳定分析报告2009.12.11.结构稳定分析理论按照结构在逐渐加载过程中平衡形式是否发生质变的观点,将结构的失稳区分为第一类稳定问题和第二类稳定问题,如图l -图2所示。
前者表示在加载过程中,构件的平衡状态将出现分枝现象,使原有的平衡状态失去稳定性而转向新的平衡状态;而后者在加载过程中平衡形式并不发生质变。
在第一类稳定同题中,当加载至P cr 时,表示平衡的分枝即将出现,称P cr 为压屈荷载。
在第二类稳定问题中,当加载到P cr 时,表示构件的承载能力即将降低,称为压溃荷载。
工程上通常把两者统称为失稳的临界荷载。
工程问题中研究结构稳定问题的目的,在于寻求相应的临界荷载及其临界状态,防止不稳定平衡状态的发生,从而确保结构安全。
结构的第一类稳定问题,在数学上归结为广义特征值问题,()0d g K K λδ+= (1)式中,d K 为弹性刚度矩阵,g K 为几何刚度矩阵,它只与结构的轴力有关;δ为结构的位移增量;λ为载荷稳定系数。
式(1)数学上表现为广义特征问题,应用各种迭代方法,如逆矢量迭代法、子空间迭代法等都可以很方便地求解。
结构的几何非线性是指大位移问题。
在载荷作用下,当位移大到足以使得结构的几何形状发生显著的改变时,必须按已变形的位置建立平衡方程。
弹性大变形问题与变形的历史不相关,可以采用全量方法研究,也就是直接求在已知载荷的约束下的总变形和应力,结构全量形式的非线性平衡方程可表示为:{}()0K F δδ−= (2)式中:()K δ为非线性刚度矩阵,δ为节点位移,F 为等效节点载荷。
非线性稳定分析的基本方法是逐步地施加一个恒定的载荷增量直到解变得开始发散为止。
由于特征值屈曲载荷是预期的线性屈曲载荷的上限,故可以作为非线性屈曲的给定载荷,在渐进加载达到此载荷前,非线性求解应该发散。
设λ为特征值屈曲分析时的稳定系数,在这里取非线性屈曲分析的给定载荷系数。
将给定载荷分为n 个载荷增量,010t n λλλλλ=<⋅⋅⋅⋅<⋅⋅⋅⋅<= (3)在每一个载荷步内对非线性方程(2)进行线性化,可得增量形式的平衡方程:0t K F δΔ−Δ= (4) 0t l K K K K σ=++ (5) 1()t t F F λλ−Δ=− (6)式中:t K 为切线刚度矩阵,F Δ为等效节点载荷增量矩阵,δΔ为节点位移增量,0K 为小位移线性刚度矩阵,l K 为大位移矩阵,K σ为初应力矩阵,F 为等效节点载荷矩阵。