极限荷载授课课件.pptVIP

前面的计算都是在结构的线弹性范围内，荷载卸除后没有残余变形。 弹性设计，在结构的局部甚至一个截面超过弹性极限，就认为结构发生破坏，弹性计算是精确的。 对于非弹性材料，特别是超静定结构，最大应力超过弹性极限，甚至局部进入塑性，结构仍然能够继续加载，因此，弹性设计是不经济的。 * §9.1 概述 §9.2 极限弯矩、塑性铰、破坏机构 §9.3 单跨梁的极限荷载 §9.4 确定极限荷载的几个定理 §9.5 连续梁的极限荷载 §9.6 用机动法求简单刚架的极限荷载 第9章 结构的极限荷载 9.1 概 述 一、弹性分析 材料在比例极限内的结构分析（利用弹性分析计算内力），以许用应力为依据确定截面或进行验算的方法。 1、设计： W≥ [?] Mmax 2、验算： ?＝ W Mmax ＝ I Mmaxy ≤[?] ?s———流动极限（屈服极限） ?e———弹性极限 ?p———比例极限 ? ? ?s ?e ?p o A 3、弹性分析缺陷： （1）最大应力达到屈服极限时，截面并未全部进入流动状态； （2）超静定结构某一局部应力达到屈服状态时，结构并不破坏。 ql2/8 h b q l A B 9.1 概 述 1、基本假设 1、材料为“理想弹塑性材料” 。 2、拉压时，应力、应变关系相同。 3、满足平截面假定。即无论弹、塑性阶段，保持平截面不变。 ? ? ?y 卸载时有残余变形 9.1 概 述 二、塑性分析的假设和目的 理想弹塑性模型 弹性状态 塑性状态 屈服极限 9.1 概 述 2、结构的塑性分析的目的 基于考虑材料塑性性质的结构分析。其任务是研究 结构处于塑性状态下的性能，确定结构破坏时所能承受 的荷载---极限荷载。 极限荷载： 结构的变形随荷载的增加而增大。当荷载达到某一临界 值时，不再增加荷载变形也会继续增大，这时结构丧失了 进一步的承载能力，这种状态称为结构的极限状态，此时的 荷载是结构所能承受的荷载极限，称为极限荷载，记作Pu 。 塑性设计时的强度条件： 二、塑性分析 9.1 概 述 ?s 塑性分析——按照极限状态进行结构设计的方法。结构破坏瞬时对应的荷载称为“极限荷载”；相应的状态称为“极限状态”。 ? ? ?s ?s 应 力 应 变 塑性区 ?s 9.2 极限弯矩、塑性铰和破坏机构 9.2 极限弯矩、塑性铰、破坏机构 一、屈服弯矩与极限弯矩 1、屈服弯矩（Ms): 截面最外侧纤维的应力达到屈服极限时对应的弯矩。 2、极限弯矩（Mu): 整个截面达到塑性流动状态时，对应的弯矩。 ?s ? 第9章 3、截面形状系数：极限弯矩与屈服弯矩之比 4、截面达到极限弯矩时的特点 极限状态时，无论截面形状如何，中性轴两侧的拉压面积相等。依据这一特点可确定极限弯矩。 h b Mu 第9章 *塑性分析（参看上页图） 截面中性轴上、下各点达到材料的屈服应力。 中性轴位置可由N=0推出，即 上 下 上 下 塑性分析的中性轴把截面面积分成上、下相等的两部分，弹性分析的中性轴通过截面形心。 S上、S下—截面上、下两部分面积对中性轴的静矩绝对值。 上 下 令 —塑性分析截面的抗弯模量。 矩形截面 经济 第9章 二、塑性铰 1、塑性铰的概念 2、塑性铰的特点（与机械铰的区别） （1）普通铰不能承受弯矩，塑性铰能够承受弯矩； （2）普通铰双向转动，塑性铰单向转动（即只能沿弯矩增大的方向 自由产生相对转角）； （3）卸载时机械铰不消失；当q＜qu，塑性铰消失。 （4）随荷载不同，出现在不同截面。 Mu A B C C 第9章 当截面达到塑性阶段时，在极限弯矩值保持不变的情况下，两个无限靠近的相邻截面可以产生有限的相对转角，这种情况与带铰的截面相似。因此，当截面弯矩达到极限弯矩时，这种截面可叫做塑性铰。 三、破坏机构 由于足够多的塑性铰的出现，使原结构成为机构（几何可变体系），失去继续承载的能力，该几何可变体系称为“机构”。 1、不同结构在荷载作用下，成为机构，所需塑性铰的数目不同。 2、不同结构，只要材料、截面积、截面形状相同，塑性弯矩一定相同。 Mu Mu Mu Mu 3、材料、截面积、截面形状相同的不同结构，qu不一定相同。 Mu1 Mu2 Mu2 第9章 计算梁的极限荷载——基本方法 （1）极限平衡法（静力法或极限弯矩平衡法） （2）破坏机构法