一、索索是一种高强度的只受拉力的结构单元。
2 b. p% z* F& \5 c$ [6 ^索穹顶中的索索结构已广泛应用于悬索和斜拉桥梁结构、高耸桅杆结构和各类大跨度建筑结构中(如上图所示)。
8 N9 e) N7 X* y' u2 L: S( X/ r: W索单元力学模型有以下两个基本假定: 9 {+ A( e# w, \7 [! ^9 h( e
1.索只能承受拉力,不能承受压力和弯矩 ;
7 F, `' \5 F, }9 V' c+ ?2.索是线弹性材料。
" r- Y6 R D; W& z$ L/ Q; n3 }对于较细较短的索, 索的自重对索垂度及索结构的工作性能影响不大 ,可采用两节点的只拉索单元模拟索的工作 , 将索的自重等效作用到两端节点处 。
2 I. d0 l1 g8 ^' ^ i对于较粗或较长的索,索的自重和索垂度可能对结构的工作性能影响较大, 宜采用能够考虑索跨中自重和垂度影响的力学模型 。 5 F$ v' {6 U7 R3 |% |$ b2 R
# v$ `$ v! D$ b& R, v较粗较长的索 索在力学分析中是没有轴向刚度的,除非施加了预紧力,这时候就有了轴向应力刚度。* t. n" M8 \5 \1 J+ W. ~/ X
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4 x$ W1 ?' \# u; e9 k9 `( b2、杆杆与索最大的区别是:杆除了可以受拉外,还可以受压。 ! s( @! @* d: ]& k* t: O. d$ j
所以, 工程中常见的名词有拉杆、压杆和拉索,但是没有压索。
6 ]* Z2 F( }# p9 D压杆是工程研究的一个重点。压杆的破坏有失稳破坏和强度破坏。
; C( a2 P% i, L; u p; H所谓强度破坏,可以假想混凝土柱受压,一侧混凝土背压碎或一侧钢筋屈服,即为强度破坏; . K9 _* n% a+ Y2 B5 @% G- ^8 b
所谓失稳破坏,可以假想钢柱受压,由于钢柱多为细长构件,当压力超过欧拉临界力时,材料内部抵抗力与外力达到不稳定平衡状态,变形开始急剧增长,其二阶弯矩叠加影响从而导致构件破坏。 ' e3 K5 f$ Z% q% X! R
总之,强度破坏是应力问题,失稳破坏是变形后二阶效应影响,即变形问题。" M* Q7 n' o1 h# u5 Q8 {
那么,压杆的失稳破坏和强度破坏有何不同?我将用下图来说明。 1 M% K) c+ b/ x
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压杆的失稳破坏和强度破坏有何不同设压力与杆件轴线重合,当压力逐渐增加,但小于某一极限值时,杆件一直保持直线形状的平衡,即使用微小的侧向干扰力使其暂时发生轻微弯曲(图a),干扰力解除后,它仍将恢复直线形状(图b)。这表明压杆直线形状的平衡是稳定的。 3 T" |# D* _8 V' ?# l( f
当压力逐渐增加到某一极限值时,压杆的直线平衡变为不稳定,将转变为曲线形状的平衡。这时如再用微小的侧向干扰力使其发生轻微弯曲,干扰力解除后,它将保持曲线形状的平衡(图四c),不能恢复原有的直线形状。
M& c; ]; p b% I) ^' G上述压力的极限值称为临界压力或临界力,记为Fcr。 9 k& c# R* F- ?/ n
压杆丧失其直线形状的平衡而过渡为曲线平衡,称为丧失稳定,简称失稳,也称为屈曲。 ; E# L2 h* I, J, _! }- I7 Z: ?* g
杆件失稳后,压力的微小增加将引起弯曲变形的显著增大,杆件已丧失了承载能力。
3 W% |3 R8 m4 f* B0 C这是因失稳造成的失效,可以导致整个构件的损坏。 " ?2 }; J" _1 X
细长压杆失稳时,应力并不一定很高,可见这种形式的失效,并非强度不足,而是稳定性不够。
2 k0 V2 U5 A1 {4 S1 B+ o/ y- n/ m杆受压的时候容易发生失稳破坏。
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( p5 |4 A# k |- S* e杆受压失稳破坏杆件失稳破坏有时候会造成重大工程灾难 * N# K2 _$ \4 l# l1 J0 ]
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