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如何把强度计算和稳定性计算统一起来?
zzyxhz






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帖子 35
2006-11-7 20:46    QQ 顶部


本人认为:强度问题和稳定问题是两个不同的方面,强度是就结构中某个构件的最不利截面而言的,是一个局部的问题;而稳定是就整个结构而言的,是一个整体的问题,它包括整体稳定和局部稳定两个方面。特别要注意的是,在轴压构件的设计中, N/An<=f,是强度计算公式,所以截面面积用的是净截面面积An,而在整体稳定的计算中,只需要用截面面积A就可以了。
125420111






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帖子 29
2006-11-18 23:26    顶部


有的时候真是搞不懂,比如说冷弯薄壁型钢轴心受压的稳定就是利用边缘屈服准则的perry公式推得的(记得好像是),和强度不同的就是稳定考虑了构件的二阶效应,不知算不算强度计算的一种。
gaodong






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帖子 12
2006-12-17 17:41    顶部


       我认为 强度问题是一种截面问题,而稳定是考虑整个构件的性能,确定一个稳定系数来考虑,二者统一在一起是不合适的,研究的前提不同,至于什么时候构件是由强度控制,什么时候由稳定控制,应该考虑稳定系数的大小,若稳定系数大于1,则由强度控制,若稳定系数小于1,应由稳定控制,若截面有局部削弱,应先算一下强度问题,再与稳定对比,看什么起控制作用.
bill-shu






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帖子 729
2006-12-26 10:55    QQ 顶部


统一起来从理论上来讲是没问题的,就象楼上说的那样,需要考虑结构的二阶分析,考虑变形,缺陷,非线性引起的内力增大效应。强度计算是针对结构构件的某一截面,稳定计算是整体的,包括结构整体的问题,和构件的稳定。稳定的分析总是先假设有一初始可能的变形,随荷载的增加,变形增加,到一定程度,荷载即使不增加,变形也不断增加,这就是表明结构失稳了。强度和稳定总的来说不是一个概念,尽管现在的规范计算方法还是体现在应力验算上,即强度应力,和稳定应力,是一个简化可行的设计方法。很多复杂的结构,稳定分析还是需要其它方法的,如荷载--位移全过程跟踪等。
sxy224






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帖子 17
2007-1-12 17:03    顶部


将两者统一起来是很困难的,就梁的计算来说,稳定与侧向支撑有很大关系,而强度则与其没有任何关系.如果要将两者统一起来,就需要知道什麽时候是稳定控制,什麽时候是强度控制,而这样的分类是非常困难的.
seedsofrose






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帖子 72
2007-2-11 16:48    顶部


referred to AISC360-05

jiangjianbin






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帖子 29
2007-3-10 10:43    QQ 顶部


看了大家的帖子,受益颇丰。
本人对整桥稳定做了一些分析,谈不上研究,通过分析,我发现稳定计算与强度计算统一起来是要看你考虑的因素。
       弹性屈曲分析:其实就是一个无缺陷的具有一定刚度的弹性构件的特征值求解问题,与强度问题好象没什么联系吧(个人观点)
非线性的二类稳定分析:又分为考虑何种非线性因素,以及根据结构的荷载情况考虑面内面外的缺陷情况。
       当考虑几何非线性,此时还是不能与强度计算问题联系起来,因为此时是一个弹性结构的极限承载力的问题,是一个极值点问题,求解使结构位移发散的极限荷载。此时判别结构极限荷载的准则就是荷载-位移曲线的发散点
         当考虑几何与材料的双重非线性时,此时是一个弹塑性结构的稳定问题,其失稳状态就不只是变形的发散,还可能出现材料强度的屈服。此时就与强度问题联系起来了。但二者如何统一,我认为还待继续研究
      
sunny123






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帖子 10
2007-8-14 19:06    顶部


我说说我的一点认识,不正之处大家指出
我觉得就强度而言,它针对的不是一整个的结构,而是在结构中受力最大的截面,所以它和材料的性质如A的大小有关系
而稳定要考虑的不仅仅就是一个截面,当然,截面的大小也会影响结构的稳定,可是那只是一个很小的因素,更为重要的是结构的整体钢度,截面的形式,侧向支撑的间距等等。
所以说稳定问题就钢结构而言,我觉得它是一个比强度重要的多的概念。
zhoushua1a1






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帖子 69
2007-9-26 16:42    QQ 顶部


举例来说,轴心受压构件需要计算其强度和稳定.其中稳定性包括整体稳定和局部稳定及刚度要求,局部稳定按等稳定原则即令翼缘\腹板局部稳定的屈曲应力与构件整体稳定的临界应力相等控制板件的宽厚比,刚度验算杆件容许长细比,而轴心受压构件的承载力是由稳定条件决定的
liumang0103






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帖子 136
2007-9-29 16:29    QQ 顶部
强度和稳定理论是可以而且应该统一起来的。它们都是构件(结构)不可以继续承受外加荷载。我们现在有了计算机,可以进行双飞分析(几何和物理非线形),在引入缺陷,就变成了极值分析。只不过每个构件都这样分析没必要。
wyff0808






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帖子 45
2007-10-3 15:46    QQ 顶部
大家说的真知炽见对我很有启发,不过有一个问题还有商榷。有一些网友认为,进行

双非线性分析(即算出构件最真实的应力)可以统一强度验算和稳定验算,对此我有

不同意见。其实强度验处的本质是应力达到材料的屈服水平,即达到某个定值;而稳

定验算的本质是刚度的问题,本来它们俩是毫无关系的,可以说风马牛不相及。
但在这时,有一个红线使它们之间有了某些影响。在构件截面出现屈服纤维之后,屈

服纤维的刚度变为零(失去了抵抗继续增加的荷载的能力),因为这时只有部分纤维

屈服,其余纤维仍可承受增加的荷载,故此时不是荷载位移曲线的极值点,因此此时

强度破坏和构件失稳仍不是同步的。但在截面出现屈服纤维之后,构件不久就达到其

极限承载力。
因此,正是由于屈服后构件截面刚度的变化最终使得强度验算和稳定验算走的更近一

些,但没有改变它们本质上的不同。
而稳定的本质,以我的理解:分岔失稳(第一类失稳)是力和变形保持原有平衡状态

的一个临界点;极值点失稳(第二类失稳)是构件维持加载的平衡状态的一个临界点

。它们共同的本质是平衡的临界点,而非强度问题所关心的应力状态。
bridge71






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帖子 341
2007-10-3 18:25    QQ 顶部
童根树教授对稳定有新的比较深刻的论述,可以看一下他的著作钢结构平面内(外)稳定,(两本书)。稳定的实质可以理解由于压力的存在使杆的刚度降低到为不能承载,稳定与刚度更紧密
zzhe






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帖子 10
2007-11-7 10:28    顶部
是否可以从内力分析构件验算分离的角度来理解(以框架柱的设计为例):
1 一阶弹性分析、设计法
  (1)内力计算时采用一阶弹性分析;
   (2)验算时,采用按照理想框架确定的计算长度进行柱子极限承载力的验算,这样在验算这个步骤内,通过计算长度考虑了P-Δ效应,而用钢结构验算公式5.2.2-1考虑了P-δ效应


2 二阶弹性分析
    (1)分析内力时考虑P-Δ效应(通过附加假想水平力)
     (2)验算时柱子计算长度取1.0,通过公式5.2.2-1考虑了P-δ效应

3 直接(高等)分析
    (1)通过高等分析获得内力,在计算内力时已经考虑了P-Δ效应和P-δ效应。   
     (2)按照强度验算截面。


所以说稳定设计和强度设计我认为是能够统一的,而公式5.2.2-1实质上就是考虑了P-Δ效应和P-δ效应的边缘纤维屈服准则的强度计算公式,而最终的统一也是设计和规范发展的方向:高等分析。

    个人意见,欢迎讨论。
zzhe






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帖子 10
2007-11-10 17:47    顶部
最近一直在思考这个问题,今天看到了 童根树教授的书《钢结构的平面内稳定》一书,其中的4.7节强度问题和稳定问题的区别和联系(P75),有这样的论述,我觉得相当有启发,节选摘抄下来与大家分享:
   1)强度代表了截面的极限状态,即截面的刚度达到了零……
      稳定代表了结构或构件的极限状态,……刚度达到了零。
      因此刚度这一概念对于描述结构的状态更为重要,刚度是结构居第一位的性质。借助刚度概念,强度和稳定性的概念可以统一。


   2)强度问题和稳定问题是不同层次的结构上的刚度为零的问题。在材料和截面的层次上刚度为零,是强度问题。构件和结构层次上刚度为零是
      稳定问题。
   
   希望上述结论对大家有用。
   另参考文献: 饶芝英,童根树。钢结构稳定性的新诠释。 建筑结构, Vol.32, No. 5, 2002
     涉及保密,不能下载,但我相信应该有用。
leileinming






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帖子 72
2007-11-13 04:43    顶部


我觉得可以这样来理解,强度问题与材料的承载能力,稳定则与材料的变形能力相关.即使在一个截面上,其广义的应力应变关系中体现出来的所谓刚度,可大于零,可为零,也可小于零(负刚度),即进入下降段,这时该截面本身已经进入不稳定阶段了,但由于构件或结构的约束作用,结构或构件可能仍处于稳定状态,研究表明在某个特定的条件下,即使是结构整体是超静定的,但由于截面的负刚度影响其荷载位移关系仍然可能进入不稳定阶段了.
以上讨论的所谓结构构件的稳定,大概应为buckling,而非截面也可能存在的instability.
qxz01






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帖子 18
2007-11-13 12:41    顶部
强度与稳定是两类不同的问题
强度问题是指结构或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载所引起地最大应力(或内力)是否超过建筑材料的极限强度,因此是一个应力问题。极限强度的取值取决于材料的特性,对混凝土等脆性材料,可取它的最大强度,对钢材则常取它的屈服点。 稳定问题则与强度问题不同,它主要是找出外荷载与结构内部抵抗力间的不稳定平衡状态,即变形开始急剧增长的状态,从而设法避免进入该状态,因此,它是一个变形问题。如轴压柱,由于失稳,侧向挠度使柱中增加数量很大的弯矩,因而柱子的破坏荷载可以远远低于它的轴压强度。显然,轴压强度不是柱子破坏的主要原因。
因此,陈绍蕃老师编的钢结构教材把强度与稳定分开论述。
现行的钢结构设计规范在这个问题上也存在问题,给出的稳定计算公式与材料的强度又联系到了一起,只不过引入了一个稳定系数,很容易让人误解。以后改编可能会在此处有所体现。
鼻涕佛






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帖子 190
2007-11-16 18:09    QQ 顶部


zzhe
提到的 饶芝英,童根树《钢结构稳定性的新诠释》已找到。希望能对大家有所帮助,期待更多的类似的深入讨论!
钢结构稳定性的新诠释.pdf ( 116.85 K) 下载次数 489
鼻涕佛 修改于2007-11-16 18:14
平凡边缘






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帖子 32
2007-11-17 15:34    顶部
我觉得不能统一计算:
1:强度问题是关于构件截面的,主要关心的就是EA
2:稳定问题是构件整体的性能,通常与边界条件,侧向支撑,以及构件的抗弯刚度EI有关。
我们知道EA与EI是无直接关系的,这要看截面的形状。
还有另一个问题,如果构件的强度无限大, 自己觉得可能会发生弹塑性屈曲,也属于稳定性的要求。所以可能是按照稳定要求去控制。
不知道我有没有说错,希望各位指正。
yunyong






积分 42
帖子 37
2007-11-23 14:24    顶部
大家的内容各孰己见,我深受启发之余又有点糊涂,请教一个问题,对于一个受压杆件来说,是不是在计算它的强度之前就应该验算一下它的长细比,如果长细比超过限值,是不是就会失稳了,就应该调整截面了?
bridge71






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帖子 341
2007-11-24 08:06    QQ 顶部
长细比越大越容易失稳,在受压时
受拉时只对力很小时刚度限制才有价值
guying






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帖子 6
2007-11-29 23:27    顶部
对于钢结构来说,现在的稳定性显得比强度更加重要,当然我们设计一个结构首要的还是应该满足强度。但稳定性的问题在现在越来越突出,而且无论从理论还是实践来讲都不是很成熟。我觉得稳定性是今后钢结构发展方向的一个新亮点。
zzhe






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帖子 10
2007-12-11 10:15    顶部
对理想压杆有强度和稳定的问题。
对有缺陷的压杆钢结构规范中由perry公式确定的。是没有强度和稳定之分的,因为初始缺陷的存在,存在着P-delta效应,相当于其承受的内力乘以一个放大系数。现行规范都是以边缘屈服做为极限状态的。故无论对长柱还是短柱都归结为强度问题。
zzhe






积分 16
帖子 10
2007-12-11 10:19    顶部
轴心受压构件稳定系数 φ也是由perry公式确定的,现行规范中为应用方便,引入轴压杆件稳定系数φ,该系数可采用杆件的计算长度进行计算。
轴压杆件稳定系数φ反映了Pδ效应影响。
jflrjh






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帖子 24
2007-12-16 10:21    QQ 顶部
没有想到稳定计算和强度计算会引起这么广泛的讨论。我以前没有太仔细的想过这个问题。不过最近在上有关桥梁稳定的课,老师比较深刻的谈到了这个问题。但是限于版权的问题,不能贴出。不过可以把我理解的一些观点写一些,供大家讨论。
1、稳定问题和强度问题在概念上是截然不同的两个问题。我不同意“稳定问题也是强度和刚度问题的说法”。我觉得应该分成不同的两类。即稳定问题是属于刚度问题的范畴。强度问题嘛当然就是强度问题的范畴了。在这里可以举两个极端的例子。如一个受拉的杆件,它是一个强度问题,不可能是一个问题性的问题,拉杆不可能失稳的。又如一个很薄很长的钢片,施加一个轴向压力,一定程度后它会突然失稳,但是力消失,它又回到原样,这个弹性的屈曲问题,截面的应力不可能超过屈服应力,不存在强度的问题,是一个纯刚度的问题。
2.强度问题和稳定问题同时控制,这个只能是极端的理想情况,不大可能同时发生的。但是强度问题和稳定问题在实际的工程结构中却经常是相互耦合的。我们可以考察一个实际结构的破坏过程,除了我上述的两个例子外,很多情况是两者相互耦合的。比如一个长柱的破坏,我们通常会说它是一个稳定的问题,但是我们考察实际的破坏过程,我们会发现通常是柱发生较大变形,使得柱中某个截面受压区部分混凝土破坏,从而使得截面刚度消弱,而截面刚度消弱,有加剧了结构的变形,如此反复作用,导致结构最终的破坏。我们不禁要问,最终是什么破坏形式呢,这个就要取决于截面特性,材料强度、构件特征、初始缺陷等等了。但是在这个破坏过程中,强度问题和刚度问题相互耦合,相互作用,却是无疑的。
3、就工程设计而言,强度问题和稳定问题计算其实是可以统一的,我认为这个统一就是极限状态设计法。注意这里面包括正常实用的极限状态和承载能力的极限状态。我个人认为可以这样来做,考虑各种非线性的影响,来对结构进行全过程的分析,考察结构中的荷载-应力状态,荷载-变形状态。总是可以得到最终的一个结果,至于你判断它到底是强度问题,还是稳定性问题。跟你自己的规定有关系,跟规范的规定有关系,如,我认为截面的应力已经到了多大了,我就认为这个结构失去了强度了,或者我规定结构的变形超过多大,就不能正常实用了,这样,把算出来的结果跟你的规定对比,就可以了。这个里面我没有谈论到具体的计算理论,太复杂,而且现在貌似还不是很完备吧,很多人还正在致力于这个方面的工作。不敢妄谈。
haoquzhe






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帖子 4
2008-1-29 18:02    顶部
0 分
很佩服lioner810717
讲的有理有据
haoquzhe






积分 3
帖子 4
2008-1-29 18:10    顶部
0 分
看了这么多,很是有启发,我还是个学生,掌握的知识不足,希望大家在以后能多多讨论这诸多有见地的问题,以使我能更好的进步
谢谢.
MnnM






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帖子 76
2008-2-27 11:00    顶部
zhupch wrote:
如何把强度计算和稳定性计算统一起来?抛砖引玉,欢迎大家发表高见。

   现行的钢结构设计规范,都是把强度计算和稳定性计算分开进行,它们之间具体有什么关联阿?一直在思索,就是搞不清楚啊。一般意义上说,在柱的设 ...

我也来一砖
给我的感觉,强度和稳定就像一张纸上的两个口子,不可能同时沿着这两个口子将纸撕开。也就是说破坏的时候要么强度破坏、要么失稳破坏,二者必居其一。所以在手算的年代,先判断是由何控制再计算即可,在现在电算的年代强度、稳定电脑同时给出结果,自己判断一下即可。
beel






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帖子 32
2008-3-6 11:31    QQ 顶部
强度和稳定分析应分开考虑,强度是材料属性而稳定则和具体结果有关
一条虫






积分 8
帖子 5
2008-4-5 14:42    顶部
现在我们已经开始用强度公式的形式来表达稳定公式,比如在轴压杆的整体稳定计算中。强度是和截面的性质有关,而稳定是和构件整体有关。不过研究整个结构比某个截面要复杂的多,所以用强度的形式代替稳定是一种进步。
jxuun






积分 27
帖子 32
2008-4-5 22:51    顶部
其实就是统一的,统一为结构的承载力,如果在计算强度时,考虑了二阶效应,计算结果就应该还稳定的计算结果相同。
 


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