2012-第3章 钢结构与可能破坏形式.pptVIP

第 3 章 钢结构的可能破坏模式 第 3 章 钢结构的可能破坏模式 § 3.1 结构的整体失稳破坏 3.1.1 关于稳定的概念 3.1.1 关于稳定的概念 3.1.2 失稳的类别 ※失稳的类别※ ※失稳的类别※ ※失稳的类别※ ※失稳的类别※ 3.1.3 结构稳定分析的原则 3.1.4 钢构件的整体稳定 § 3.2 结构和构件的局部失稳、截面分类 3.2.1 局部失稳的概念 3.2.3 截面的分类问题 § 3.3 结构的塑性破坏、应(内)力重分布 3.3.1 结构的塑性破坏 3.3.2 应力塑性重分布 ※应力塑性重分布※ 3.3.3 内力塑性重分布 § 3.4 结构的疲劳破坏 3.4.1 疲劳破坏现象 3.4.3 疲劳强度的确定 ※疲劳强度的确定※ 3.4.4 几种情况的处理 ※提高疲劳强度和疲劳寿命的措施※ § 3.5 结构的损伤累积破坏 ※结构的损伤累积破坏※ § 3.6 结构的脆性断裂破坏 3.6.1 结构脆性断裂 * */31 * 主 讲：蔡 勇 中南大学土木建筑学院建筑工程系 主要内容： 结构的整体失稳破坏 结构的局部失稳、截面的分类 结构的塑性破坏、内力塑性重分布 结构的疲劳破坏、损伤累积破坏和脆性断裂破坏 重点： 结构的整体失稳、局部失稳 结构的塑性破坏、内力重分布 结构的疲劳破坏 §3.1 结构的整体失稳破坏 §3.2 结构和构件的局部失稳、截面分类 §3.3 结构的塑性破坏、应(内)力重分布 §3.4 结构的疲劳破坏 §3.5 结构的损伤累积破坏 §3.6 结构的脆性断裂破坏 3.1.1 关于稳定的概念 3.1.2 失稳的类别 3.1.3 结构稳定分析的原则 3.1.4 钢构件的整体稳定 结构整体失稳破坏： 作用在结构上的外荷载尚未达到按强度计算得到的结构破坏荷载时，结构已不能承担并产生较大的变形，整个结构偏离原来的平衡位置而倒塌。 稳定性的定义： 结构在荷载作用下处于平衡位置，微小外界扰动使其偏离平衡位置，若外界扰动除去后： 仍能回复到初始平衡位置 ——稳定的 不能回复到初始平衡位置，且偏离越来越远——不稳定的 不能回复到初始平衡位置，但停留在新的平衡位置——临界状态 (随遇平衡) 强度问题是应力问题； 稳定问题是要找出作用与结构内部抵抗力之间的不稳定平衡状态，即变形开始急剧增长的状态，属于变形问题。 1. 欧拉屈曲（第一类失稳、分枝型失稳）——屈曲荷载或欧拉临界荷载 在临界状态前，结构保持初始平衡位置，在达到临界状态(屈曲)时，结 构从初始的平衡位置过渡到无限临近的新平衡位置，平衡状态出现分岔。 如：理想的轴压直杆的屈曲。 分枝型失稳 原始平衡 临界平衡 2. 极值型失稳（第二类失稳、压溃）——失稳极限荷载或压溃荷载 没有平衡分岔现象，结构变形随荷载的增加而增加，直到结构不能承受 增加的外荷载。 如：压弯杆件的失稳。 极值型失稳 压弯杆件 3. 屈曲后极值型失稳——屈曲后强度 开始有平衡分岔现象，但屈曲后并不立即破坏，有较显著的屈曲后强 度，能继续承载，直到极值型失稳。 如：薄壁构件中的受压翼缘板、腹板。 屈曲后极值型失稳 4. 有限干扰型失稳（不稳定分岔屈曲） 与屈曲后极限型失稳相反，结构屈曲后承载力迅速下降，若结构有初始 缺陷时将不会出现屈曲现象而直接进入承载力较低的极值型失稳。 如：承受轴向荷载圆柱壳的失稳。 有限干扰型失稳 均匀受压圆柱壳 5. 跳跃型失稳 结构由初始平衡位置突然跳到另一个平衡位置，在跳跃过程中出现很 大的位移。 如：承受横向均布压力的球形扁壳。 跳跃型失稳 均布荷载作用下的坦拱 (2) 材料非线性的影响： 弹性 → 弹塑性 → 稳定的双非线性分析 (3) 结构和构件的初始缺陷： 包括构件的初弯曲、初偏心、几何偏心以及残余应力等。 (1)几何非线性的影响： ①位移和转角均较小，但考虑结构变形对外力效应的影响—二阶分析，如钢构件、框架及钢拱的整体稳定分析； ②转角较小但考虑大位移，钢框架同时考虑构件和结构的整体稳定分析； ③大位移大转角的非线性分析，如网壳结构的稳定、板件的屈曲后强度分析。 轴