强度、刚度、稳定性59页PPT
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结构失效的三种模式:强度、刚度、稳定。
强度因为直观,最好理解。
强度问题通常表现为构件受力拉断/压溃了,定量描述就是某点应力大于了材料强度。
强度:材料抵抗永久(塑性)变形或断裂的能力;1.刚度问题表现为构件受力后变形大,定量描述就是变形大于变形允许值。
刚度与强度不同,构件没坏,只是变形大,实质上体现的更多是功能性要求。
刚度:材料抵抗弹性变形的能力刚度要求:在载荷作用下,构件即使有足够的强度,但若变形过大,仍不能正常工作。
2.稳定性要求一些受压力作用的细长杆,如千斤顶的螺杆、内燃机的挺杆等,应始终维持原有的直线平衡形态,保证不被压弯。
稳定性要求就是指构件应有足够的保持原有平衡形态的能力。
失稳并不是翻倒而是不能恢复原有稳定形状从建筑规范的解释就是高宽比,即高度和建筑横向跨度的比例,比如说砖墙同样的高度和长度,砖墙越厚,底部面积越大越不容易倒。
稳定性:结构维持其原有平衡状态的能力。
刚度是与变形有关,这个变形过程是渐进。
而稳定性是在强度和刚度都满足的情况下依然可能发生的现象,其变形过程是跳跃的。
稳定性:工程中有些构件具有足够的强度、刚度,却不一定能安全可靠地工作。
当F小于某一临界值F cr,撤去轴向力后,杆的轴线将恢复其原来的直线平衡形态(图b),则称原来的平衡状态的是稳定平衡。
当F增大到一定的临界值F cr,,撤去轴向力后,杆的轴线将保持弯曲的平衡形态,而不再恢复其原来的直线平衡形态(图c),则称原来的平衡状态的是不稳定平衡。
稳定的平衡状态和不稳定状态之间的分界点称为临界点,临界点对应的载荷称为临界荷载。
用Fp cr表示。
压杆从直线平衡状态转变为其他形式平衡状态的过程称为称为丧失稳定,简称失稳,也称屈曲,屈曲失效具有突发性,在设计时需要认真考虑。
第二篇杆件的强度、刚度和稳定性第六章基本知识与杆件的变形形式一、内容提要本章是第二篇——杆件的强度、刚度和稳定性的基本知识。
主要内容有变形固体及其基本假设以及杆件变形的基本形式。
变形固体在外力作用下能产生一定变形的固体弹性变形外力解除后,变形也随之消失的变形塑性变形外力解除后,变形并不能全部消失的变形小变形变形量与构件本身尺寸相比特别微小的变形变形固体的基本假设连续性假设,均匀性假设,各向同性假设杆件变形的基本形式轴向拉伸或轴向压缩,剪切,扭转,平面弯曲二、思考题提示或解答6-1 什么是构件?什么是杆件?描述杆件的要素有哪些?杆件可以分为几种类型?工程中常见杆件是哪种杆?答:构件——组成建筑结构的单个物体。
杆件——指某一个方向(一般为长度方向)的尺寸远大于其另外两个方向尺寸的构件。
描述杆件的要素有横截面和轴线。
杆件可以分为直杆和曲杆,也可分为等裁面杆和变裁面杆。
工程中常见的杆件是等直杆。
6-2 学习第二篇杆件的强度、刚度、稳定性的主要任务是什么?答:在结构构件设计中,为解决安全可靠与经济节约这一矛盾,提供系统的力学计算原理和基本方法。
6-3 简述变形固体的概念,变形固体有哪些基本假设?答:变形固体是指在外力作用下能产生一定变形的固体。
变形固体的基本假设有连续性假设,均匀性假设和各向同性假设。
6-4 什么是杆件的强度、刚度和稳定性?答:强度是指构件抵抗破坏的能力。
刚度是指构件抵抗变形的能力。
稳定性是指构件保持原有平衡状态的能力。
6-5 杆件变形的基本形式有哪几种?结合生产和生活实际,列举一些产生各种基本变形的实例。
答:杆件变形的基本形式有轴向拉伸或轴向压缩、剪切、扭转和平面弯曲四种。