结构中的各种刚度
刚度:结构或构件抵抗变形的能力,包括构件刚度和截面刚度,按受力状态不同可分为轴向刚度、弯曲刚度、剪变刚度和扭转刚度等。对于构件刚度,其值为施加于构件上的力(力矩)与它引起的线位移(角位移)之比。对于截面刚度,在弹性阶段,其值为材料弹性模量或剪变模量与截面面积或惯性矩的乘积。首先得从刚度说起。
刚度是指:单位变形条件下,结构或构件在变形方向所施加的力的大小。在结构静力或动力分析时需要用到。如用位移法分析结构内力时要用到刚度矩阵,计算地震作用或风振影响时需要用到结构的刚度参数。还有在设计动力机器基础时也需要用到结构刚度参数。可以看有关结构力学或结构动力学的书。
举个两个简单的例子以方便理解:用力弯折直径和长度相等的实心钢管和木头,哪个费劲哪个刚度(弯曲刚度)就大。很显然是钢管的大,你有可能把木头弯折,但要弯折钢管就很难吧!用力弯折长度相等而直径不等的实心钢管,当然是直径小的容易弯折吧,那就是直径小的刚度小了。所以刚度是和材料特性及截面特性直接相关,当然线刚度还和长度有关了!
一般能满足F=k△,F为作用力,△为位移,k即为刚度,所以刚度物理意义为单位位移时所产生的力。k可以是某些量的函数,即可为表达式。由F的不同,叫法不同。 另外就是我们要说的刚度叫线刚度,即单位长度上的刚度。 比如,我们在用反弯点法计算多层框架水平荷载作用下内力近似计算时。 计算柱的水平剪力时,剪力与柱层间水平位移△的关系为 V=(12ic/h2)△ 那么d=(12ic/h2)就叫柱的侧移刚度,表示柱上下两端相对有单位侧移时柱中产生的剪力。 其中ic表示柱的线刚度(即ic=EI/h),h为楼层高,EI是柱的抗弯刚度(M=EI(1/p),M为弯矩,(1/p)为曲率,也满足F=k△形式)。 另外还可用D值法,即考虑了梁柱的刚度比变化,因为柱两端梁的刚度不同,即对柱的约束不同,那么它的反弯点,即M=0的点会随之移动,那端强,反弯点离它越远。而且同层柱剪力分配时也是由柱的线刚度决定,因为同层位移一定,简单讲,由F=k△,谁的刚度大,谁分得的剪力就大。反过来,这也可以解释改变局部的刚度能调节内力的分布的情况。
力F的不同导致刚度叫法的不同,那么抗弯刚度,产生单位曲率所需要的弯矩。抗剪刚度是指发生单位剪切变形需要的剪力。抗扭刚度是指发生单位扭转角所需要的扭矩。抗推刚度就是发生单位水平位移所需要的推力。
刚度大,力就大。
以上理解对还是不对呢,希望大家指点。
[ 本帖最后由 wentao8401 于 2007-6-27 11:46 编辑 ] 总结的说,楼主和11楼的说的都有道理,只是把胡克定律的使用条件搞清楚就对了,境界果然不同,这样的帖子才是值得大家互相交流的好帖子,大家各抒己见,相互提高。顶一个。 书本上有,但理解不够!我们在学校的学习,就像是把工程实例一个整体细分出来,如结构力学、材料力学、弹性力学等等。但是我们目前缺的是怎么把它们组合起来。 jwolf2000 发表于 2008-1-1 10:25
楼主 最后一句“刚度大,力就大。”好像不能这么说吧 应该斟酌一下
结构中刚度大,承受得力也就越大。戏称“多劳多得” 感谢楼主对这方面知识的系统归类,受益匪浅:D 楼主说的极对,你是超级斑竹,也是专家阿!:) :) 楼主,受益非浅啊!!! 楼主说的极对,你是超级斑竹,也是专家阿! 我觉得刚度应该和柔度相对的来考虑,刚度是从抵抗变形的角度出发,而柔度是从追溯变形的角度来考虑 请教一下,M法模拟桩计算时,桩身约束刚度如何取? 学习了,受益非浅!
支持! 说的很对 ,力学概念很清楚 呵呵:)
短期刚度和长期刚度
刚度是有短期刚度和长期刚度之分的,刚度会随着力的加大而减小,一般情况下,混凝土结构梁截面的抗弯刚度是不断变化的,随着时间的增长而不断减小,根据试验表明一般会在3年后趋于稳定,这主要是由于混凝土结构的收缩徐变,以及钢筋的应力松弛造成的截面有效截面减小,刚度降低。另外,楼主说道"一般能满足F=k△,F为作用力,△为位移,k即为刚度,所以刚度物理意义为单位位移时所产生的力" ,这个再线弹性范围之内是成立的.
然而,对与钢筋混凝土来说是一般是不成立的,因为钢筋混凝土构件一加载就会开裂.于是,截面的刚度就自然变小,从而导致构件的刚度减小.这就是为什么预应力可以提高构件刚度的原因.
预应力可以提高构件刚度的主要原因是,预应力使混凝土构件处于线弹性状态(不开裂),一致楼主说的力与位移成正比的公式成立.
为什么预应力可以提高构件的刚度这个问题一直困扰了我很久,我也是前一段时间才理解的.
我的见解有不对的地方希望指正以相互学习. 高手过招啊!!佩服,我也从中学到了不少的东西 我认为刚度应该是构件抵抗变形的能力,当然我对此的理解并没有斑竹深 我认为刚度应该是构件抵抗变形的能力 感谢楼主对这方面知识的系统归类,看后受益匪浅啊
具体一点说,midas里的支座的劲度(刚度)系数该怎么算呢?
具体一点说,midas里的支座的劲度(刚度)系数该怎么算呢?还有系杆拱中的拱座如果也按杆系建模的话,其刚度应怎么算?是不是加载到使其产生单位位移然后看其受力大小呢.
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