材料力學(xué)穩(wěn)定習(xí)題課

壓桿穩(wěn)定習(xí)題討論課

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pλpAλOBscr=scr=a?bλ

粗短桿中長(zhǎng)桿細(xì)長(zhǎng)桿臨界應(yīng)力總圖10-7當(dāng)圓截面細(xì)長(zhǎng)壓桿的直徑減小為原來(lái)的一半時(shí)，若其它條件（長(zhǎng)度、約束、材料）均不變，則壓桿的臨界應(yīng)力變?yōu)樵瓉?lái)值的____。正確答案：B 選項(xiàng)ABCD0.5倍0.25倍2倍4倍DUT-MMCAI-L110-6當(dāng)圓截面細(xì)長(zhǎng)壓桿的直徑增大為原直徑的2倍時(shí)，若其它條件（長(zhǎng)度、約束、材料）均不變，則壓桿臨界應(yīng)力將____。正確答案：B選項(xiàng)ABCD增大至2倍增大，數(shù)值不能確定增大至4倍減小，數(shù)值不能確定DUT-MMCAI-L110-12兩端鉸支的細(xì)長(zhǎng)壓桿，在桿長(zhǎng)中點(diǎn)有一可動(dòng)鉸支座約束側(cè)向位移。若除去中間鉸支座，則臨界力變?yōu)樵瓉?lái)的____倍。正確答案：A選項(xiàng)ABCD0.250.524DUT-MMCAI-L110-14圓截面細(xì)長(zhǎng)壓桿的材料及支承情況保持不變，若將其直徑和桿長(zhǎng)同時(shí)增大1倍，壓桿的____。正確答案：A選項(xiàng)ABCD臨界應(yīng)力不變，臨界力增大臨界應(yīng)力增大，臨界力不變臨界應(yīng)力和臨界力都增大臨界應(yīng)力和臨界力都減小DUT-MMCAI-L1yzO關(guān)于歐拉臨界力公式I

如何確定？

zyOzyOzyO任意形心慣性矩IzIzIz'各向約束相同時(shí)，應(yīng)取最小形心主慣性矩F(a)比較四根壓桿的歐拉臨界力lF(b)FaaEI(d)FaaEI(c)靜定桁架在載荷作用下的失效網(wǎng)架倒塌事故分析與反思2005年3月19日,營(yíng)口港某在建屋頂網(wǎng)架整體跨塌案例分析當(dāng)時(shí)正進(jìn)行屋面施工和室內(nèi)土建施工事故造成網(wǎng)架報(bào)廢，多人死傷委托鑒定——判斷事故的原因和責(zé)任人網(wǎng)架桿件的設(shè)計(jì)材料：Q235工藝：高頻焊接管連接：螺栓球桿件規(guī)格D/tA(mm2)I(mm4)i(mm)1類(lèi)D60×3.5176212.49×10521.0108.80.4992類(lèi)D75.5×3.75208455.45×10525.485.60.6053類(lèi)D88.5×422.110619.48×10529.972.70.7324類(lèi)D114×428.513812.09×10639.355.90.8295類(lèi)D140×4.531.119154.40×10647.945.40.8766類(lèi)D159×626.522838.45×10654.140.20.899網(wǎng)架桿件規(guī)格與幾何參數(shù)網(wǎng)架平面圖及破壞狀態(tài)1A25CEGI133751圖例支座墜落支座傾斜上弦節(jié)點(diǎn)支承支座安裝連接缺陷缺螺栓焊縫不全缺焊縫安裝連接缺陷門(mén)形焊縫，未焊透，過(guò)渡板被拉開(kāi)地腳螺拴失落，塞焊不夠球節(jié)點(diǎn)偏心嚴(yán)重四種工況的最大結(jié)構(gòu)位移與桿件最大應(yīng)力的比較荷載工況最大位移（mm）最大應(yīng)力值（MPa）上弦桿應(yīng)力最大值(MPa)腹桿應(yīng)力最大值(MPa)下弦桿應(yīng)力最大值（MPa）1全部荷載（全跨找坡）34．9132．0－129．0129．0－129．0131．0－91．7132．0－32．32原設(shè)計(jì)荷載20．985．9－72．777．4－72．785．9－56．883．9－23．33事故前狀態(tài)（半跨找坡）33．1147．0－129．0133．0－129．0147．0－93．3144．0－42．84工況3+風(fēng)荷載30.7146．0－129．0133．0－129．0146．0－93．8144．0－42．6工況3最不利，比工況2大很多，但仍滿(mǎn)足要求主要鑒定結(jié)果網(wǎng)架構(gòu)件（桿件、螺栓球、高強(qiáng)度螺栓等）質(zhì)量合格網(wǎng)架安裝施工（裝配、焊接、螺栓連接等）質(zhì)量基本項(xiàng)目抽檢12項(xiàng)，全部不合格；一般項(xiàng)目抽檢15項(xiàng)，6項(xiàng)不合格。網(wǎng)架承載力復(fù)核計(jì)算（強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等）在原設(shè)計(jì)工況下滿(mǎn)足要求，應(yīng)力水平正常在事故工況下也滿(mǎn)足要求，應(yīng)力水平偏高與事故現(xiàn)場(chǎng)專(zhuān)家初步鑒定的結(jié)論一致進(jìn)一步調(diào)查和思考——事故到底如何發(fā)生？有無(wú)其它原因？事故并非偶然用心就有發(fā)現(xiàn)1平面尺寸特征網(wǎng)架邊長(zhǎng)比53.2/17.4=3.06,修正方案:（加兩道剛性梁）思考之三——設(shè)計(jì)因素有無(wú)問(wèn)題或不足?不能充分發(fā)揮網(wǎng)架優(yōu)勢(shì)撓度分布對(duì)設(shè)計(jì)方案的反思2.網(wǎng)架截面跨高比：17.4/1.1=15.8>10~14（常用）1740011004053.支座底板至球底高度405mm>100~250mm（規(guī)范推薦）會(huì)產(chǎn)生什么問(wèn)題？對(duì)事故的發(fā)生有什么影響？4.穩(wěn)定性薄弱環(huán)節(jié)：靠近角點(diǎn)處多根壓桿承受最高值壓應(yīng)力網(wǎng)架腹桿應(yīng)力分布5.對(duì)支座方案的反思為什么局部構(gòu)件超載會(huì)造成全部網(wǎng)架整體坍塌？采用什么結(jié)構(gòu)措施能夠有效避免此種災(zāi)難性事故？A

提高桿件材料的強(qiáng)度等級(jí)B

增大壓桿的壁厚C

增加支座數(shù)量D

在墻頂預(yù)先設(shè)置用于掛跳板的預(yù)埋件事故原因分析結(jié)論1

超載：屋面找坡加厚，掛跳板2

不利：施工工況產(chǎn)生最不利荷載組合3

隱患：支座、連接、裝配應(yīng)力4不足：網(wǎng)架剛度??；支座數(shù)量少，高度大，截面剛度小5

巧合：掛跳板位置靠近角點(diǎn)，正是網(wǎng)架穩(wěn)定性最薄弱處問(wèn)題：1.受壓桿件是否允許承受跳板的橫向力？2.掛跳板是否會(huì)改變壓桿的臨界力？受壓桿思考之一——掛跳板是否能夠?qū)е戮W(wǎng)架失穩(wěn)？支座側(cè)移？掛跳板處縱橫彎曲NmxM——+————————fγW

(1–0.8

N/NE)

A鋼結(jié)構(gòu)公式(面內(nèi)穩(wěn)定性)（1）有非線(xiàn)性關(guān)系（2）承載力很低F1xwF1F2F2aa估算實(shí)際應(yīng)力設(shè)跳板+工人+物料=2kNF2=1kNa=1mM=1kN.mM/W=120MPa>f=215MPa即使彎曲應(yīng)力減半，仍會(huì)失穩(wěn)。目擊者回憶：最后安裝的節(jié)點(diǎn)由于尺寸誤差太大，安不上去，曾用“手拉葫蘆”強(qiáng)拉節(jié)點(diǎn)。選項(xiàng)：A桿件制造誤差B裝配順序問(wèn)題C桿件錯(cuò)換思考之二——裝配誤差大可能的原因和后果是什么？網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是靜定的嗎？網(wǎng)架共6種桿件，20多種規(guī)格最小直徑差10mm最小壁厚差0.25mm螺栓