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拉挤复合材料的极限态设计概念 周承祥 TU3 (江苏省仪征市祥生复台材料有限公司211400) 摘要： 奉文简述了拉挤复合材料及其结构的设计方法概要。 关键词：拉挤复合材料结构极限态载荷与耐受因子设计 1前言 R4=R×Cl×C2×…×C。 随着技术的进步，人们认识的深入，拉挤复合材 这里，n为载荷因子，容纳了与载荷相关的不 料制品在各类结构工程中的应用越来越广泛。典型 确定性和可变性的偏差；Q。为名义载荷；≠为耐受 应用包括桥梁、格栅平台、各种支撑、建筑结构型材 因子，反映了在材料性能、失效的模式与后果、以及 等。在这些应用中它们的功能是作为拉仲件、柱、梁 分析方法所带来的不确定性上的变化；Ro为调整 及梁一柱等。要使这些应用获得成功，必须进行合理 过的耐受性，反映了超出参考条件(例如载荷持续 的结构设计。在我国，由于拉挤复合材料应用的时 期、使用温度和潮湿环境)的影响；R为参考耐受 间不长，多数制造商都还不具备这方面的能力，而制 性，是在标准参考条件下的材料强度或截面能力(模 品的终端用户由于不熟悉拉挤复合材料的特性，他 量或刚度)，参考条件包括规定的载荷持续期、温度 们要么是拒绝使用拉挤结构，要么是在不熟悉的情 及湿度等环境条件；C1、c2、…、C。为调整因子，概 况下因误设计而不能充分利用这种材料的特性或导 括了当使用条件超出标准参考条件时对构件的表观 致结构早期失效。这一现实制约了拉挤复合材料在 模量和强度等性能的影响。 我国的推广应用。 LRED方法的精髓示于图1，它显示了来自于 结构设计的内容很多，本文在这里只概略地介 耐受性和载荷效应的可变性的一般频率分布。 绍在欧美被广泛接受的适用于拉挤结构的设计理念 LRFD方法使用两个因子即载荷因子和耐受因子， States 以保证失效区域(图中曲线的重迭部分)尽可能小。 和方法．极限态设计概念(Limit Design)E1’“。 2极限态设计与传统设计方法的比较 传统的许用应力设计(ASD)方法使用一个单一 的安全因子(sF)概括载荷效应和材料或构件强度 两者的变化。 计算的应力≤许用应力 载荷总和≤耐受值(强度)÷安全因子 YQf曼R÷SF 结果是将材料的强度降低到许用应力，以补偿 两种潜在的可能性。一是载荷增加到高于设计值， 二是构件的强度降低到低于设计值。ASD方法是 图1戴荷交应Q和耐受性R的频率分布 将载荷与构件特性的影响合并起来，而不区分这两 3拉挤结构设计中的使用性极限态 种效应对可靠性和结构性能的各自贡献。 使用性极限态(ServiceabilitvLimitStates， 极限态设计又称载荷与耐受因子设计(Load SLT)为结构在预期的最大或极限条件下使用时的 andResistance Factor Design，LRFD)，是一种精细的 性能。在拉挤结构的设计中应予考虑的使用性极限 设计程序。它能更好地估计施加到结构上的载荷 态如下： (应力)和结构所提供的强度(耐受性或能力)的影