结构和构件的局部失稳、截面的分类

点击量:   发表时间:2017-03-02 16:24:47

3,2.1局部失稳的基本概念

   构件局部失稳是指结构和构件在保持整体稳定的条件下,结构中的局构件或构件中的极仟巳小罷承受外荷载的作用而失去稳定。这些局部构件在结J中可以是受压的柱和受弯的梁;在构件中可以是受压的翼缘板和受压的腹板。

由于受压柱和受弯梁的失稳是欧拉屈曲和极值型失稳,从图3-2所示的典型i:载—侧移曲线中可以看出,到达临界荷载或失稳极限荷载后,构件仍有一定的承载能力,其值随位移的增加而减小。如从构件的刚度分析,可以看出失稳后构『的刚度在不断退化。如果整个结构是一个超静定体系,而且局部构件的失稳并不使整体结构或结构的局部形成机构时,整个结构不会因局部构件的失稳而失去承载能力。此时,可称结构失去了局部稳定。

    构件中受压板件的失稳是屈曲后极值型失稳。’从图3-3可以看出,当板件承的荷载达到屈曲荷载时,板件发生屈曲,但未丧失载能力,屈曲后仍有巨大的承载能力。因此构件整体也不会因其受压板件的局部屈曲而失去承载能力,件可以继续承载,只是局部屈曲的板件会呈现出可观察到的局部变形。此时称为构件失去了局部稳定,进入屈曲后强度阶段。图3-8所示为工形截面压杆翼缘失去局部稳定的情况。

3.2.2  局部与整体相关稳定

    对于局部失稳后仍有屈曲后强度的结构和构件,能继续承载,但其最后的整体失稳极限荷载将受到局部失稳的影响而降低d这时出现的整体稳定称为局部与整体相关稳定。

对于在实际工程中是否利用局部稳定后屈曲后度还存在不同观点。第一种认为不宜利用,因为构11:或板件失稳后会出现明显的变形,不利于继续使用。二种认为不宜在承受动力荷载的结构或构件中利用,桥梁、吊车梁等。因为在这类结构中动力荷载每作一次,局部构件和受压板件就会局部失稳一次,每一次局部失稳就会出现一次明显的变形。由于这类结构动力荷载作用频繁,使局.部失稳和变形也频繁出现,形成一种“呼吸现象”。呼吸现象会使局部失稳的构件或板件不断受到损伤,当损伤累积到一定程度后就导致断裂,1现所谓低周疲断裂或疲劳断裂。第三种认为可以利用,但有动力荷载时,部失稳的临界荷不能太小以防止呼吸现象的出现。

3.2.3截面的分类问题 

    由于受压的板件存在局部失稳的可能性,而局部失稳的屈曲荷载与板件的宽厚比有关,宽厚比越大,屈曲荷载则越小。因此,可将截面按宽厚比的大小分为的由匱L》县爪  符合坟一条件的板件  即備在協件舀峦形60朔性締廿‘P f-’转动时,板件仍不会鱟牛局部失稳。塑性设计时应采用这举裁而  阳,山、+业+b一为塑性设计截面,也称特厚实截面。第2类截面在构件受弯并形成塑性铰但不生塑性转动时,板件不会发生局部失稳。因此这类截面称为弹塑性设计截面,也称厚实截面。第3类截面在构件受弯并当边缘纤维达到屈服点时,板件不会发局部失稳。因此这类截面称为弹性设计截面,也称非厚实截面。第4类截面件受弯时会发生局部失稳,应按利用屈曲后强度的设计方法进行计法进行计算。因此这截面称为超屈曲设计截面,也称纤细截面或薄柔截面。

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