结构力学龙驭球包世华第三教学课件.pptxVIP

结构力学(Structure Mechanics)授课人：赵荣国 土木工程与力学学院 第十五章25/23/2023结构力学结构的塑性分析与极限荷载(Plastic Analysis of Structure andUltimate Load) 目 录(contents)§15-1概述§15-2极限弯矩、塑性铰和极限状态§15-3超静定梁的极限荷载§15-4比例加载时判定极限荷载的一般定理35/23/2023结构力学 § 15-1 概述1、设计：2、验算：ql2/8hb q lσs———流动极限（屈服极限）σe———弹性极限σp———比例极限εσ σsσeσpOA15-1-1 弹性设计以许应力为依据来确定截面的尺寸或进行强度验算。45/23/2023结构力学是否合理？ 15-1-2 塑性设计是为了消除弹性设计方法的缺点而发展起来的。在塑性设计中，首先要确定结构破坏时所能承担的荷载(即极限荷载），然后将极限荷载乘以荷载系数得出容许荷载，并以此为依据来进行设计。15-1-3 基本假设① 材料是理想的弹塑性材料；② 满足平面截面假定；③ 忽略剪力和轴力对极限 弯矩的影响。55/23/2023结构力学 § 15-2 极限弯矩、塑性铰和极限状态15-2-1 极限弯矩和极限状态65/23/2023结构力学 ① 弹性阶段---应力应变关系---应变与曲率关系---应力与曲率关系---弯矩与曲率关系---弹性极限弯矩(屈服弯矩)线性关系75/23/2023结构力学 ② 弹塑性阶段弹性状态弹塑性状态极限状态中性轴附近处于弹性状态，处于弹性的部分称为弹性核。---弯矩与曲率关系 非线性关系或③ 塑性流动阶段---塑性极限弯矩(简称为极限弯矩)85/23/2023结构力学 15-2-2 塑性铰2、塑性铰的特点（与机械铰的区别）普通铰不能承受弯矩，塑性铰能够承受弯矩；普通铰双向转动，塑性铰单向转动；卸载时机械铰不消失；当q＜qu，塑性铰消失。ABCMu C95/23/2023结构力学1、塑性铰的概念当截面弯矩达到极限弯矩时，这种截面可称为塑性铰。 15-2-3 破坏机构107/21/2023结构力学当结构在荷载作用下形成足够数目的塑性铰时，结构（整体或局部）就变成了几何可变体系。称这一可变体系为破坏机构，简称机构。破坏机构可以是整体性的，也可能是局部的。 注意事项：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。MuMuMuMu2、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。3、材料、截面积、截面形状相同的不同结构，qu不一定相同。Mu1Mu2Mu2117/21/2023结构力学 例 15-1 如图所示设有矩形截面简支梁在跨中承受集中荷载作用，试求极限荷载FPu。解：由静力条件即127/21/2023结构力学静定结构无多余约束，出现一个塑性铰即成为破坏机构。这时结构上的荷载即为极限荷载。 § 15-3 超静定梁的极限荷载超静定梁有多余约束，出现一个塑性铰后仍是几何不变体系。137/21/2023结构力学 15-3-1 超静定梁的破坏过程和极限荷载的特点即用虚功原理来做设跨中位移为δ，则外力所作功为：内力所作功为：147/21/2023结构力学 极限荷载的特点157/21/2023结构力学超静定结构极限荷载的计算无需考虑结构弹塑性变形的发展过程，只需考虑最后的破坏机构；超静定结构极限荷载的计算，只需考虑静力平衡条件，而无需考虑变形协调条件，因而比弹性计算简单；超静定结构的极限荷载，不受温度变化、支座移 动等因素的影响。这些因素只影响结构变形的发展过程，而不影响极限荷载的数值。 例:求图唐示变场截面磨梁的柳极限侨荷载.已知AB段的转极限策弯矩枪为2Mu,BC足段为Mu。解:确定个塑性说铰的巨位置Pl/3 l/3 l/3若B、D出现塑性铰，则B、D两截面的弯矩为Mu， 这种情况不会出现。若A出现塑性铰，再加荷载时，B截面弯矩减少D截面弯矩增加，故另一塑性铰出现于D截面。列虚功凤方嚷程：165/1斤8/福2躬023各结构力敞学 15躬-3-忽２父连续逐梁的洲极限土荷载设荷载恩的衫作用健方向催彼此相玻同李，并患按比唯例增虚加。 在笋上树述情华况下陡可以名证明：揪连续蠢梁只捏可能闭在 各 跨铅独鸣立形鲁成破牢坏机捕构(如图a、b），而不违可能由下相伤邻几劈燕跨联拿合形成焰一姻个破街坏机沟构（唱如图c）。对得钉到的何各种情姥况征，取状最小均值，衣这样就毕得微到了吓连续绘梁的极限耍荷载5/1偏8/爱2涝023肢17结构力稀学 例：求图示连续梁的极限荷载。各跨分别是等截面的,AB、BC跨的极限弯矩为Mu ，CD跨的极限弯矩为3Mu 。0.8PP Pq=P/aa a