一、索索是一种高强度的只受拉力的结构单元。
, a2 a" u. ~" I% D j: Z# m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)。 , M& U# @) x, E5 o
索单元力学模型有以下两个基本假定: / B3 e1 `# j, |0 a6 p
1.索只能承受拉力,不能承受压力和弯矩 ;
9 m3 t* w/ j7 B2 {9 I2.索是线弹性材料。
1 [) H* ?3 d" S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 。
% }; n9 A J- A O: S; b& \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 。 / O( y0 v5 Z) W7 s' E
! ]; y$ U _! H) ~# x, E4 P3 s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。1 p! }% T# \+ c- p; w
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2、杆杆与索最大的区别是:杆除了可以受拉外,还可以受压。
" E% E; y3 y: w( m! ] H所以, 工程中常见的名词有拉杆、压杆和拉索,但是没有压索。
, D) N1 F" ]' ~3 y- G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。
7 U8 g3 ]) P" r4 {* J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;
5 m) ]/ n% I- h, E# v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。
+ _2 ?, t f. y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。
' |- o: J. @& x: t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。
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- S/ C1 S* b! t" E3 C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 ]% ~& {0 q/ U" S& z6 E. `; 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。 n/ `7 D' H# n/ G# P( w
上述压力的极限值称为临界压力或临界力,记为Fcr。 - P1 a8 z& y W5 q# j1 v0 Y: ^
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。
! W) W- o8 \, u. l% r8 ~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。
7 \' n7 K7 Z- m. G这是因失稳造成的失效,可以导致整个构件的损坏。
, {& c6 [/ l2 D2 a- ]2 n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。
G; @# Y) V# z- D0 {* x' m杆受压的时候容易发生失稳破坏。 ! T0 |; e5 c' l; i, g
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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
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