局部失穩
局部失穩
局部失穩指在鋼結構中,受壓、受彎、受剪或在複雜應力下的板件由於寬厚比過大,板件發生屈曲的現象。
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構件發生局部失穩后並不一定立即導致構件的整體失穩,也可能繼續維持著構件整體的平衡狀態。由於部分板件屈曲後退出工作,使構件的有效截面減小,會加速構件整體失穩而喪失承載能力。
即便如此,在進行鋼結構設計時,應嚴格控制板件的寬厚比。由於軋制型鋼板件的寬厚比不大,一般不會發生局部失穩。對於組合構件,在構造要求不允許改變寬厚比時,可考慮在板件上如受力較大處設置加勁肋以改善構件的局部穩定性。
結構的失穩有兩種基本形式:分支點失穩、極值點失穩。
(1)第一類穩定問題(分支點失穩)
當荷載逐漸增加時,結構原有的平衡形式被破壞了,並出現了與原平衡形式有本質區別的新的平衡形式,由穩定平衡轉變為不穩定平衡,出現了穩定性的轉變。分支點是平衡狀態從穩定轉變為不穩定的分界點。在分支點處所對應的荷載稱為屈曲荷載或臨界荷載。
變形產生了性質上的突變,帶有突然性。在分支點處,既可在初始位置處平衡,亦可在偏離后新的位置平衡,即平衡具有二重性。
(2)第二類穩定問題(極值點失穩)
雖不出現新的變形形式,但結構原來的變形將增大或材料的應力超過其許可值,結構不能正常工作。失穩前後變形性質沒有發生變化,力-位移關係曲線存在極值點,達到極值點的荷載使變形迅速增長,導致結構 壓潰。
按結構失穩時材料所處的工作階段來說,結構失穩可分為:彈性失穩、彈塑性失穩、塑性失穩三種。其中結構的彈性失穩主要類型有分支點失穩(第一類失穩)和極值點失穩(第二類失穩)兩種。此外,有些結構(如承受均布荷載的扁平拱等)還可能發生更複雜的跳躍式失穩(稱為第三類失穩)。
分支點失穩的荷載稱為平衡分支點荷載或屈曲荷載。
極值點失穩的荷載稱為失穩極限荷載或 壓潰荷載,他們統稱為臨界荷載。
結構彈性穩定計算的中心任務,就是要確定臨界荷載。判斷平衡穩定性的主要準則有靜力準則、能量準則、動作準則和初始缺陷準則等;計算臨界荷載的方法主要有靜力法、能量法和動力法。