钢结构失稳的分类
1)类稳定问题或者具有平衡分岔的稳定问题(也叫分支点失稳)。
2)第二类稳定问题或无平衡分岔的稳定问题(也叫较值点失稳)。由建筑钢材做成的偏心受压构件,在塑性发展到一定程度时丧失稳定的能力属于这一类。
3)跃越失稳不同予以上两种类型,它既无平衡分岔点,又无极值点,它是在丧失稳定平衡之后跳跃到另一个稳定平衡状态。
2.钢结构稳定性的分析方法
2.1静力法
静力法即静力平衡法,是根据已发生了微小变形后结构的受力条件建立平衡微分方程,然后解出临界荷载。在建立平衡微分方程时遵循如下基本假定:
1)构件是等截面直杆。2)压力始终沿构件原来轴线作用。3)材料符合胡克定律,即应力与应变成线性关系。4)构件符合平截面假定,即构件变形前的平截面在形后仍为平截面。5)构件的弯曲变形是微小的,曲率可以近似地用挠度函数的二阶导数表示。根据以上假定条件,建立平衡微分方程,代人相应的边界条件,即可解得轴压构件的临界荷载。
2.2能量法
能量法是求解稳定承载力的一种近似方法,通过能量守恒原理和势能驻值原理求解临界荷载。
1)能量守恒原理求解临界荷载。保守体系处在平衡状态时,贮存在结构体系中的应变能等于外力所做的功,即能量守恒原理。其临界状态的能量关系为:式中指应变能的增量;指外力功的增量。由能量守恒原理可建立平衡微分方程。
2)势能驻值原理求解临界荷载。势能驻值原理指:受外力作用的结构,当位移有微小变化而总势能不变,即总势能有驻值时,结构处于平衡状态。表达式为:
式中指虚位移引起的结构内应变能的变化,它总是正值;指外力在虚位移上作的功。
2.3动力法
处于平衡状态的结构体系,如果施加微小干扰使其发生振动,这时结构的变形和振动加速度都和已经作用在结构上的荷载有关。当荷载小于稳定的极限荷载值时,加速度和变形的方向相反,因此干扰撤去后,运动趋于静止,结构的平衡状态是稳定的;当荷载大于稳定的极限荷载值时,加速度和变形的方向相同,即使撤去干扰,运动仍是发散的,因此结构的平衡状态是不稳定的。临界状态的荷载即为结构的屈曲荷载,可由结构的振动频率为零的条件解得。
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