結構力學教案第15章梁和剛架的極限荷載

2021-03-03 23:53:59 字數 2316 閱讀 2791

一、彈性分析

材料在比例極限內的結構分析。它是以許用應力為依據確定截面或進行驗算的。(低碳鋼拉伸圖)

1、設計:

2、驗算:

二、塑性分析

按照極限狀態進行結構設計的方法。結構破壞瞬時對應的荷載稱為「極限荷載」;,相應的狀態稱為「極限狀態」。

三、基本假設

1、材料為「理想彈塑性材料」 。

2、拉壓時,應力、應變關係相同。

3、滿足平截面假定。即無論彈、塑性階段,保持平截面不變。

一、屈服彎矩與極限彎矩

1、屈服彎矩(my): 截面最外側纖維的應力達到流動極限時對應的彎矩。

2、極限彎矩(mu): 整個截面達到塑性流動狀態時,對應的彎矩。

3、截面形狀係數:極限彎矩與屈服彎矩之比

4、截面達到極限彎矩時的特點

極限狀態時,無論截面形狀如何,中性軸兩側的拉壓面積相等。依據這一特點可確定極限彎矩。

二、塑性鉸

1、塑性鉸的概念

2、塑性鉸的特點(與機械鉸的區別)

(1)普通鉸不能承受彎矩,塑性鉸能夠承受彎矩;

(2)普通鉸雙向轉動,塑性鉸單向轉動;

(3)解除安裝時機械鉸不消失;當q<qu,塑性鉸消失。

三、破壞機構

由於足夠多的塑性鉸的出現,使原結構成為機構(幾何可變體系),失去繼續承載的能力,該幾何可變體系稱為「機構」。

1、不同結構在荷載作用下,成為機構,所需塑性鉸的數目不同。

2、不同結構,只要材料、截面積、截面形狀相同,塑性彎矩一定相同。

3、材料、截面積、截面形狀相同的不同結構,qu不一定相同。

四、如何確定單跨梁的極限荷載

分析如何確定圖示單跨梁的極限荷載

一、幾點假設

1、比例載入

2、小變形假設(幾何線形),變形後仍用變形前的幾何尺寸。

3、略去彈性變形(彈塑性材料,剛塑性變形。

4、不計剪力、軸力對極限荷載的影響

5、正負極限彎矩值相等

二、結構極限狀態時應滿足的三個條件

1、機構條件:當荷載達到極限值時,結構上必須有足夠多的塑性鉸,而使結構變成機構。

2、屈服條件:當荷載達到極限值時,結構上各截面的彎矩都不能超過其極限值。

3、平衡條件:當荷載達到極限值時,作用在結構整體上或任意區域性上的所有的力都必須保持平衡。

三、三個定義

1、可破壞荷載(p+)

對任意單向破壞機構,根據平衡條件求得的荷載。它滿足機構條件和平衡條件。

2、可接受荷載屈服條件(p-)

根據靜力可能而又安全的內力分布求得的荷載。它滿平衡條件和屈服條件。

3、極限荷載(pu)

同時滿足機構條件、平衡條件和屈服條件的荷載。它既是可破壞荷載,又是可接受荷載。

四、確定極限荷載三個定理

1、上限定理(亦稱「機動定理」、或「極小定理」)

對於比例載入作用下的給定結構,按任意可能的破壞

機構,由平衡條件求得的荷載將大於或等於極限荷載。

或:「可破壞荷載的最小值是極限荷載的上限」。

或:「極限荷載是可破壞荷載的最小值」

2、下限定理(亦稱「靜力定理」、或「極大定理」)

「可接受荷載的最大值是極限荷載的下限」。

或:「極限荷載是可接受荷載的最大值」

3、單值定理(亦稱「唯一定理」)

「 既是可破壞荷載,又是可接受荷載,則此荷載是極限荷載」。

或:「極限荷載是唯一的」

15.4 超靜定梁的極限荷載

一、確定極限荷載的三種方法

1、機動法

2、靜力法

3、試演算法

二、機動法

1、依據:機動法是以上限定理為依據的。

2、步驟:先假設出所有的破壞機構,而後利用虛位移原理計算出各機構相應的極限荷載。依據上限定理,這些可破壞荷載中的最小者即為極限荷載。

三、試演算法

1、依據:試演算法是以單值定理為依據的。

2、步驟:先試算出相應於某一破壞機構的可破壞荷載,而後驗算該荷載是否滿足屈服條件,若滿足,該荷載即為極限荷載。

例題1 試用機動法求圖示結構的極限荷載。

例題2 試用試演算法求圖示結構的極限荷載。

例題3 求圖示結構的極限荷載。

一、要點

1、不考慮剪力和軸力對極限彎矩的影響;

2、無論剛架整體或區域性成為機構,均認為剛架被破壞;

3、在集中荷載作用下,塑性鉸只可能在彎矩圖直線段的端點出現。

二、機構法(機構疊加法)

1、基本原理:利用上限定理,在所有可破壞荷載中尋找最小值,從而確定極限荷載。

2、基本機構形式:

3、基本機構數目的確定:

三、例題試確定圖示剛架的極限荷載

結構力學教案第1章緒論

一 研究物件 1 研究物件 結構力學以結構為研究物件。1 住宅 廠房等工業民用建築物 2 涵洞 隧道 堤壩 擋土牆等構築物 3 橋梁 輪船 潛水艇 飛行器等結構物。2 結構 承受荷載而起骨架作用的部分稱為工程結構,簡稱結構。二 結構力學的任務 1 研究結構的組成規律 保證結構能夠承受荷載而不致發生相...

結構力學教案第6章結構的位移計算

一 結構的位移 結構在外部因素作用下,將產生尺寸形狀的改變,這種改變稱為變形 由於變形將導致結構各結點位置的移動,於是產生位移。1 線位移 1 水平線位移 h 2 鉛直線位移 v 2 角位移 3 位移有 相對位移 與 絕對位移 之分。4 上述各種位移統稱為 廣義位移 相對應的力稱為廣義力。二 計算結...

結構力學 第2章

第2章平面體系的幾何組成分析習題解答 習題2.1 是非判斷題 1 若平面體系的實際自由度為零,則該體系一定為幾何不變體系。2 若平面體系的計算自由度w 0,則該體系一定為無多餘約束的幾何不變體系。3 若平面體系的計算自由度w 0,則該體系為有多餘約束的幾何不變體系。4 由三個鉸兩兩相連的三剛片組成幾...