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结构的稳定性

结构的稳定性

稳定性,是结构在经历极限变形和极限位移时承受荷载的能力。结构的极限变形或者位移,决定一个结构是不是稳定的,取决于结构的类型。
   稳定性是一个定性的概念——一个结构是稳定的或者不稳定,而不可能是“更加稳定”或者“不够稳定”。如果是不稳定的,依据不稳定性的根源,可将稳定性分为两类——几何稳定性和弹性稳定性。
     几何稳定性:几何稳定性,是结构能否承担荷载的能力,是结构的一种几何特性,与荷载的大小以及结构构件强度没有关系。有时也称为总体稳定性 (gcnerd stability, overall stability)。
所有结构,及结构的任意一个部分,需要构成几何上的稳定形状,即三角形。其原理是,三角形的铰接体,自由度为零。 所谓自由度,就是一个体系里的部件可以自由改变的坐标数。比如一根杆,在平面内自由度为3,因为它有三个自由改变的坐标(两个端点的x,y坐标及一个定长约束方程使自由度数为2x2-1=3)。再比如一个球,在空间里自由度为6(球心的三维坐标及三个朝向坐标,可用排球涂黑一块区域来说明)如果是刚接,那么自由度为负,绝大多数情况下意味着富裕的约束和安全性,例外是,结构的一部分自由度为3,另一部分自由度为-4,总自由度为-1,虽然总自由度小于零,但有一个部分是甩来甩去的。
几何稳定性                                                     弹性稳定性
弹性稳定性——屈曲
   屈曲是结构失效的一种形式,是荷载、结构刚度以及结构杆件的函数。屈曲是压力作用下整体结构或者结构的一部分所具有的特性。屈曲,是几何稳定结构在荷载达到临界值(屈曲荷载)时,丧失稳定性的一种现象。如前所述,屈曲是结构失效的一种模式,不应该把它和普通的作用方式如弯曲或轴力作用混淆。
整体屈曲:可能发生在单个构件或者整体结构中。轴向受压作用的构件,例如压力作用下的柱和桁架杆件,会发生整体屈曲。主要承受压力作用的结构如拱、穹和壳等同样具有这种失效模式。
  侧向屈曲:这是梁受压区(受拉区具有保持平直的趋势)的特征。侧向屈曲的结果是,梁具有扭曲的趋势(这种失效模式也称为“侧向扭转屈曲”)。
  局部屈曲:这是结构受压区或具有较小厚度的结构杆件所具有的特征,例如冷成型截面和薄壳。正如这个名称所指,这种屈曲发生在结构构件的局部,然而,由于屈曲呈现脆性破坏的特征,所以,局部屈曲破坏也表示着整体结构的失效。
                            http://www.buildbook.com.cn/ebook/2007/B10012373/7.html
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