軸心受力構(gòu)件-夏志斌.ppt

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1、第六章軸心受力構(gòu)件1、了解“軸心受力構(gòu)件”的應(yīng)用和截面形式；2、掌握軸心受拉構(gòu)件設(shè)計計算；3、了解“軸心受壓構(gòu)件”穩(wěn)定理論的基本概念和分析方法；4、掌握現(xiàn)行規(guī)范關(guān)于“軸心受壓構(gòu)件”設(shè)計計算方法，重點及難點是構(gòu)件的整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定；5、了解格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件設(shè)計方法。大綱要求§6-1軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用和截面形式一、軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用（拉桿、壓桿、軸心受壓柱）3.塔架1.桁架2.網(wǎng)架4.實腹式軸壓柱與格構(gòu)式軸壓柱二、軸心受力構(gòu)件的破壞方式和計算內(nèi)容壓桿的破壞形式：整體失穩(wěn)局部失穩(wěn)強度破壞拉桿的破壞形式：強度破壞無論拉桿壓桿長細比要小于容許長細比，以滿足剛度要求。保證在制造運輸和安裝時不發(fā)生彎曲

2、變形。三、軸心受壓構(gòu)件的截面形式截面形式可分為：實腹式和格構(gòu)式兩大類。1、實腹式截面（a軋制型鋼b，c型鋼和鋼板的實腹式組合截面d冷彎薄壁型鋼）2、格構(gòu)式截面截面由兩個或多個型鋼肢件通過綴材連接而成?！?-2軸心受拉構(gòu)件的受力性能和計算一、強度計算（承載能力極限狀態(tài)）N—軸心拉力或壓力設(shè)計值；An—構(gòu)件的凈截面面積；f—鋼材的抗拉強度設(shè)計值。軸心受力構(gòu)件軸心受拉構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件強度（承載能力極限狀態(tài)）剛度（正常使用極限狀態(tài)）強度剛度（正常使用極限狀態(tài)）穩(wěn)定（承載能力極限狀態(tài)）二、剛度計算（正常使用極限狀態(tài)）保證構(gòu)件在運輸、安裝、使用時不會產(chǎn)生過大變形。三、截面設(shè)計§6-3軸心受壓構(gòu)件的受力性

3、能§6.3.1軸心受壓構(gòu)件的整體失穩(wěn)現(xiàn)象軸心受壓構(gòu)件受力后的破壞有兩類1.短而粗的受壓構(gòu)件主要是強度破壞2.細而長得受壓構(gòu)件主要是失去整體穩(wěn)定性而破壞屈曲：軸心受壓構(gòu)件受外力作用后，當截面上的平均應(yīng)力遠低于鋼材的屈服點時，常由于其內(nèi)力和外力間不能保持平衡的穩(wěn)定性，些微擾動即足以使構(gòu)件產(chǎn)生很大的彎曲變形、或扭轉(zhuǎn)變形或彎扭變形而喪失承載力，這現(xiàn)象就成為喪失整體穩(wěn)定性?；蚍Q為屈曲?！?-4軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性§6.4.1軸心受壓構(gòu)件的整體失穩(wěn)現(xiàn)象軸壓構(gòu)件整體穩(wěn)定的基本理論軸心受壓構(gòu)件的失穩(wěn)形式理想的軸心受壓構(gòu)件(桿件挺直、荷載無偏心、無初始應(yīng)力、無初彎曲、無初偏心、截面均勻等）的失穩(wěn)形式分為：

4、（1）彎曲失穩(wěn)--只發(fā)生彎曲變形，截面只繞一個主軸旋轉(zhuǎn)，桿縱軸由直線變?yōu)榍€，是雙軸對稱截面常見的失穩(wěn)形式；（2）扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)--失穩(wěn)時除桿件的支撐端外，各截面均繞縱軸扭轉(zhuǎn)，是某些雙軸對稱截面可能發(fā)生的失穩(wěn)形式；（3）彎扭失穩(wěn)—單軸對稱截面繞對稱軸屈曲時，桿件發(fā)生彎曲變形的同時必然伴隨著扭轉(zhuǎn)。1.軸心受壓桿件的彈性彎曲屈曲lNNFFFNNNNNcrNcrNcrNcrNcrNcrA穩(wěn)定平衡狀態(tài)B隨遇平衡狀態(tài)C臨界狀態(tài)§6.3.2無缺陷軸心受壓構(gòu)件的屈曲下面推導(dǎo)臨界力Ncr設(shè)M作用下引起的變形為y1，剪力作用下引起的變形為y2，總變形y=y1+y2。由材料力學(xué)知：NcrNcrlyy1y2NcrNcr

5、M=Ncr?yx剪力V產(chǎn)生的軸線轉(zhuǎn)角為：對于常系數(shù)線形二階齊次方程：其通解為：NcrNcrlyy1y2NcrNcrM=Ncr?yx通常剪切變形的影響較小，可忽略不計，即得歐拉臨界力和臨界應(yīng)力：上述推導(dǎo)過程中，假定E為常量（材料滿足虎克定律），所以σcr不應(yīng)大于材料的比例極限fp，即：2.軸心受壓桿件的彈塑性彎曲屈曲Ncr,rNcr,rlxydσ1dσ2σcr形心軸中和軸(1)雙模量理論該理論認為，軸壓構(gòu)件在微彎的中性平衡時，截面平均應(yīng)力(σcr)要疊加上彎曲應(yīng)力，彎曲受壓一側(cè)應(yīng)力增加遵循切線模量Et規(guī)律（分布圖形為曲線），由于是微彎，故其數(shù)值較σcr小的多，可近似取直線。而彎曲受拉一側(cè)應(yīng)力發(fā)

6、生退降,且應(yīng)力退降遵循彈性規(guī)律。又因為E>Et，且彎曲拉、壓應(yīng)力平衡，所以中和軸向受拉一側(cè)移動。σεσcrfp0E1dεdσ歷史上有兩種理論來解決該問題，即：當σcr大于fp后σ-ε曲線為非線性,σcr難以確定。Ncr,rNcr,rlxy令：I1為彎曲受拉一側(cè)截面（退降區(qū)）對中和軸的慣性矩；解此微分方程，即得理想的軸心壓桿微彎狀態(tài)下的彈塑性臨界力：dσ1dσ2σcr形心軸中和軸I2為彎曲受壓一側(cè)截面對中和軸的慣性矩；且忽略剪切變形的影響，由內(nèi)、外彎矩平衡得：(2)切線模量理論Ncr,rNcr,rlxy△σσcr,t中和軸△σ假定:A、達到臨界力Ncr,t時桿件挺直;B、桿微彎時,軸心力增加△

7、N，其產(chǎn)生的平均壓應(yīng)力與彎曲拉應(yīng)力相等。所以應(yīng)力、應(yīng)變?nèi)孛嬖黾?，無退降區(qū)，切線模量Et通用于全截面。由于△N較Ncr,t小的多，近似取Ncr,t作為臨界力。因此以Et替代彈性屈曲理論臨界力公式中的E，即得該理論的臨界力和臨界應(yīng)力：6.3.3初始缺陷對壓桿穩(wěn)定的影響但試驗結(jié)果卻常位于藍色虛線位置，即試驗值小于理論值。這主要由于壓桿初始缺陷的存在。如前所述，如果將鋼材視為理想的彈塑性材料，則壓桿的臨界力與長細比