复杂载荷下实际塑性极限载荷的工程确定法
浅谈平板载荷试验测定地基承载力方法
浅谈平板载荷试验测定地基承载力方法引言在岩土工程勘察中,原位测试是十分重要的手段,在探测地层分布,测定岩土特性,确定地基承载力方面,有突出的优点,原位测试结果的应用,应以地区经验的积累为依据。
一般认为,现场平板载荷试验是取得基础土壤工程力学特性的最好、最直接的方法。
国内外工程设计人员在此方面已作了大量的试验研究工作，如美国的卡尔·太沙基、俄罗斯的普列斯·崔托维奇、中国的原冶金部等都对静力载荷试验作了大量研究，后者还制定了试验规程。
但由于各地地质情况不同，结构物的类型、尺寸不同，故所用承压板的大小不同，试验结果也就不尽相同。
1 平板载荷试验平板载荷试验是模拟建筑物基础地基土受荷条件的一种测试方法。
在保持地基土的天然状态下，在一定面积的承压板上向地基土逐级施加荷载，并观测每级荷载下地基土的变形特性。
测试所反映的是承压板以下大约1.5～2倍承压板宽深度内土层的应力--应变关系，比较直观地反映地基土的变形特性。
用以评定地基土的承载力，计算地基土的变形模量并预估建筑基础的沉降量。
1．1 试验准备平板载荷试验通常在试坑中进行。
试坑底的宽度应不小于承压板宽度(或直径)的3倍，以消除侧向土自重引起的超载影响。
为了保持测试时地基土的天然湿度与原状结构，在坑底顶留20--30cm厚的原土层，试验前再挖去，并在坑底铺设2 cm厚的砂垫层，放入载荷板。
1．2试验设备(1)承压板承压板要有足够的刚度，一般为特制厚钢板。
在加荷过程中要求承压板变形小，而且中心和边缘不能产生弯曲和翘起。
承压板为板厚2cm、边长1.0 m的方形钢板。
(2)加荷装置加荷装置包括油压千斤顶、荷重传感器、载荷平台。
加荷方式为堆载法。
堆载法是在载荷平台(如钢梁)上放置预制混凝土块（0.8m×1.0m×2.0m）；此法笨重，劳动强度大，加荷不便，其优点是荷载稳定。
采用油压千斤顶加压，必须注意以下问题：①千斤顶及衬垫物必须保持垂直，以免加压时千斤顶倾倒发生事故并影响测试数据的准确性。
孙老师的资料---材料力学习题
材料力学任务1 杆件轴向拉伸（或压缩）时的内力计算填空题：（请将正确答案填在空白处）1．材料力学主要研究构件在外力作用下的、与的规律，在保证构件能正常、安全工作的前提下最经济地使用材料，为构件选用，确定。
(变形受力破坏合理的材料合理的截面形状和尺寸)2．构件的承载能力，主要从、和等三方面衡量。
（强度刚度稳定性）3．构件的强度是指在外力作用下构件的能力；构件的刚度是指在外力作用下构件的能力；构件的稳定性是指在外力作用下构件的能力。
（抵抗塑性变形或断裂抵抗过大的弹性变形保持其原来直线平衡状态）4．杆件是指尺寸远大于尺寸的构件。
（纵向横向）5．杆件变形的四种基本形式有、、、。
（拉伸与压缩变形剪切变形扭转变形弯曲变形）6．受轴向拉伸或压缩的杆件的受力特点是：作用在直杆两端的力，大小，方向，且作用线同杆件的重合。
其变形特点是：沿杆件的方向伸长或缩短。
（相等相反轴线轴线）7．在材料力学中，构件所受到的外力是指和。
（主动力约束反力）8．构件受到外力作用而变形时，构件内部质点间产生的称为内力。
内力是因而引起的，当外力解除时，内力。
（抵抗变形的“附加内力”外力随之消失）9．材料力学中普遍用截面假想地把物体分成两部分，以显示并确定内力的方法，称为。
应用这种方法求内力可分为、和三个步骤。
（截面法截开代替平衡）10．拉（压）杆横截面上的内力称为，其大小等于该横截面一侧杆段上所有的代数和。
为区别拉、压两种变形，规定了轴力F N正负。
拉伸时轴力为，横截面；压缩时轴力为，横截面。
（轴力外力正背离负指向）选择题：（请在下列选项中选择一个正确答案并填在括号内）1．在图2-1-1中，符合拉杆定义的图是（）。
A BC图2-1-1（A）2．材料力学中求内力的普遍方法是（）A．几何法B．解析法C．投影法D．截面法（D）3．图2-1-2所示各杆件中的AB段，受轴向拉伸或压缩的是（）。
A B C图2-1-2（A）4．图2-1-3所示各杆件中受拉伸的杆件有（）。
结构极限载荷解读PPT课件
l/2 l/3 2l/3
P B
1.2P C
相应的弯矩图
P1l A4P
Mu
1.2P
B
E
C
相应的可破坏荷载可
由平衡条件求出：
Mu
1.2P1 ab l
P1l 4
M
u
Mu 2
P1
6M u l
ME
1.2P1
l 3
2l 3
l
2Mu 3
8.4M u 9
Mu
各截面弯矩均 < Mu
PPu
6M l
u
既是可破坏荷载,
Mu
y
b
h 2
h 2
bh2 4
y
极限弯矩是整个截面达到塑性流动时截面所能承受的最大弯矩。
它主要与σy和截面形状尺寸有关，剪力对它的影响可忽略不计。
•截面形状系数
Mu My
1.5
16 3
1.15
矩形截面 圆形截面 工字形截面
2
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只有一个对称轴 的截面 A2 = A1
形心轴
σy
σy
σy
塑性铰
承受极 限弯矩
真实铰 不承受 弯矩
单向铰 双向铰
卸载而消失 不消失
位置随荷载的分 布不同而变化
位置固定
P
Pu
C
C
P
Mu
Mu
C 4
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三。 静定梁的极限荷载（首先形成一个塑性铰即达极限状态）
通常剪力对承载力的影响很小，可忽略不计，纯弯导出的结果横力弯曲时仍可采用。
弹塑性分析全过程：
又是可接受荷载。
15
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建筑桩基检测工作的要点及问题
建筑桩基检测工作的要点及问题(总18页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--建筑桩基检测工作的要点及问题湖北建鄂勘察设计咨询审查有限公司袁内镇内容提要根据湖北省建筑桩基检测工作开展的实际情况及存在问题，结合相关标准的规定，提出了常见的以及相关标准不明确的疑难问题的解决方法，可供建筑桩基检测工作参考。
一、桩基检测工作的特点1、检测工作的阶段性桩基检测工作包括以下三个阶段四种类型的检测，每个阶段的检测目的、检测要求和检测方法各不相同，每个阶段的检测又有一定的联系，尚应综合认识和对待。
⑴施工前为设计提供依据的检测。
目的是为设计人员提供合理的桩基力学参数和工艺参数，并为优化设计提供依据。
桩基力学参数主要指单桩承载力和单桩承载力与变形的关系；工艺参数主要指锤重、锤击数、贯入度、压桩力、成桩可行性、钻具类型、工艺的适应性、成桩时间、地下水对施工的影响等；为达到优化设计的目的，有时还需要进行不同桩径、不同桩端持力层、甚至不同桩型的成桩试验和静载荷试验。
⑵施工检测指的是在施工过程中为指导施工、确保施工质量而进行的跟踪检测。
此阶段的检测由于工作量及耗资大，同时对施工进度有不同程度的影响，仅在重要工程中实施。
⑶验收检测指的是工程竣工验收时，为确认工程质量而进行的检测，检测结果是施工质量保证资料的重要组成部分。
本阶段的检测方法和数量是2000年以后多本规范修编中增加的重要内容，常以强条形式表述。
由于施工条件的限制，桩基承载力的验收检测比较困难，加上多本规范在此问题上内容交叉及矛盾，造成了混乱局面，亟需澄清。
⑷鉴定检测指的是对正在施工或已投入使用的建筑物桩基，由于勘察、设计、施工、灾害、改造等原因，需对桩基质量及工作状态进行验证的检测。
以上四种检测以为设计提供依据的检测及验收检测最为重要且存在问题较多。
2、隐蔽性建筑桩基大多数处于地下或水下隐蔽状态，检测的难度较大。
材料力学笔记
作者简介:郭志明,现在就读天津大学固体力学专业绪论基本概念材料力学得任务:载荷,弹性变形,塑性变形设计构件需要满足以下三个方面得要求:强度,刚度,稳定性强度:构件抵抗破坏得能力刚度:构件抵抗变形得能力稳定性:构件维持其原有平衡形式得能力基本假设:连续均匀性,各项同性,小变形研究对象及变形形式:杆:构件得某一方向得尺寸远大于其她两个方面得尺寸平板,壳,块体变形形式:拉伸(压缩),剪切,扭转,弯曲基本概念内力:构件内部相邻两部分之间由此产生得相互作用截面法:假象切开,建立平衡方程,求截面内力第一章:轴向拉伸,压缩与剪切基本概念轴力:截面内力FN及FN’得作用线与轴线重合,称为内力轴力图:表示轴力随横截面位置得变化应力:轴力FN均匀分布在杆得横截面上(正应力)圣维南原理斜截面上得应力:拉压杆得变形:(弹性范围内)EA 称为杆件得抗拉(压)刚度泊松比:弹性范围内。
横向应变与纵向应变之比得绝对值工程材料得力学性能:材料在外力作用下在强度与变形方面表现出得性能。
Eg:应力极限值,弹性模量,泊松比等。
力学性能决定于材料得成分与结构组织,与应力状态,温度与加载方式相关,力学性能,需要通过实验方法获得。
弹性变形:塑性变形:低碳钢拉伸实验四个阶段:弹性,屈服,强化,颈缩屈服:应力在应力-应变曲线上第一次出现下降,而后几乎不变,此时得应变却显著增加,这种现象叫做屈服冷作硬化:常温下经过塑性变形后材料强度提高,塑性降低得现象真应力应变:,(工程应变)其她材料得拉伸实验温度,时间及加载速率对材料力学性能得影响蠕滑现象:松弛现象:冲击韧性:材料抵抗冲击载荷得能力(可以通过冲击实验测定)许用应力:对于某种材料,应力得增长就是有限得,超过这一限度,材料就要破坏,应力可能达到得这个限度称为材料得极限应力。
通常把材料得极限应力/n作为许用应力[σ] ,强度条件:杆内得最大工作应力节点位移计算集中应力:由于试件截面尺寸急剧改变而引起得应力局部增大得现象应力集中系数:,σn就是指同一截面上认为应力均匀分布时得应力值超静定问题:未知力得数目超过独立得平衡方程得数目,因此只由平衡方程不能求出全部未知力,这类问题成为超静定问题。
桩基静载考试试题
一、填空1．承载力检测中桩在粉土里的休止期不应少于天。
2．承载力检测中桩在饱和黏性土里的休止期不应少于天。
3．桩基分类中，中等直径桩一般是指桩径为的桩。
4．按成桩方法对土层的影响分类，钻孔灌注桩应属于桩。
5．一般情况下桩基静载检测的数量在同一条件下应保证。
6．单桩竖向抗压静载试验检测工程桩时，加载量不应小于设计要求的单桩承载力特征值的倍。
7．静载检测中的加载反力装置能提供的反力不得小于最大加载量的倍。
8．静载检测中，当采用工程桩作锚桩时，锚桩数量不应少于根。
9．静载检测设备中的压力表精度应优于或等于级。
10．静载检测设备中的荷重传感器和压力传感器，其要求的测量误差不应大于。
11．静载试验用的压力表、油泵、油管在最大加载时的压力不应超过规定工作压力的。
12．静载试验应选用大量程百分表，百分表的分辨力应优于或等于mm。
13．单桩竖向抗压静载试验中，分级荷载宜为最大加载量或预估极限承载力的。
14．单桩竖向抗压静载试验中，每级荷载在维持过程中的变化幅度不得超过分级荷载的。
15．为设计提供依据的竖向抗压静载试验应采用维持荷载法。
16．当参与统计的试桩检测结果，其极差不超过平均值的时，可取平均值为极限承载力统计值。
17．单桩竖向抗压静载试验中，当每小时的桩顶沉降量不超过，并连续出现两次，即可判定该级荷载相对稳定。
18．快速维持荷载法的每级荷载维持时间至少为。
19．单桩竖向抗压静载试验中，当某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的倍，可终止加载。
20．单桩竖向抗压静载试验中，使用工程桩作为锚桩，当锚桩上拨量已达到时，可终止加载。
21．单桩竖向抗拔静载试验中，采用天然地基提供反力时，施加于地基的压应力不宜超过地基承载力特征值的倍。
22．单桩竖向抗拔静载试验中，对于等桩型，宜在拔桩试验前采用低应变法检测受检桩的桩身完整性。
23．为设计提供依据的抗拔试验，如发现灌注桩桩身中、下部有明显的时，不宜作为抗拔试验桩。
工程力学中如何评估结构的疲劳强度？
工程力学中如何评估结构的疲劳强度？在工程领域中，结构的疲劳强度评估是至关重要的一环。
无论是飞机的机翼、汽车的车架，还是桥梁的钢梁，这些结构在长期承受循环载荷的作用下，都可能会出现疲劳失效的问题。
疲劳失效往往是在应力水平远低于材料的屈服强度时发生的，而且具有突然性和隐蔽性，一旦发生，可能会导致严重的事故和巨大的经济损失。
因此，准确评估结构的疲劳强度对于确保工程结构的安全性和可靠性具有重要意义。
首先，我们需要了解什么是疲劳。
疲劳是指材料或结构在循环载荷作用下，经过一定次数的循环后，产生裂纹并逐渐扩展，最终导致断裂的现象。
循环载荷可以是交变应力、脉动应力或重复应力等。
与静态载荷不同，循环载荷会使材料内部产生微观损伤，并逐渐累积，最终导致结构的破坏。
那么，如何评估结构的疲劳强度呢？这需要从多个方面进行考虑。
材料的疲劳性能是评估结构疲劳强度的基础。
通过材料疲劳试验，可以获得材料的疲劳极限、疲劳寿命曲线等重要参数。
疲劳极限是指材料在无限次循环加载下不发生疲劳破坏的最大应力值。
疲劳寿命曲线则描述了应力幅与疲劳寿命之间的关系。
这些参数可以为结构的疲劳分析提供重要的依据。
在实际工程中，结构的几何形状和尺寸对疲劳强度有着显著的影响。
例如，尖锐的拐角、缺口和孔等几何不连续处会导致应力集中，从而大大降低结构的疲劳强度。
因此，在设计阶段，应尽量避免这些不利的几何形状，或者采取适当的措施来降低应力集中的程度，如采用圆角过渡、增加加强筋等。
载荷的特性也是评估结构疲劳强度时需要考虑的重要因素。
循环载荷的频率、幅值、波形等都会影响结构的疲劳寿命。
一般来说，载荷幅值越大、频率越高，结构的疲劳寿命就越短。
此外，载荷的加载顺序也可能会对疲劳寿命产生影响。
例如，先加载高幅值载荷再加载低幅值载荷，可能会比先加载低幅值载荷再加载高幅值载荷对结构的损伤更大。
结构的工作环境同样不容忽视。
温度、湿度、腐蚀介质等环境因素会加速材料的疲劳损伤过程。
例如，在高温环境下，材料的强度会降低，疲劳性能也会变差；在腐蚀环境中，材料表面容易产生腐蚀坑，从而引发应力集中，降低疲劳强度。
桥梁极限承载能力的若干问题浅析
桥梁极限承载能力的若干问题浅析摘要：本文对桥梁结构极限承载能力方面的几个问题进行阐述，包括桥梁极限承载的定义、影响因素、研究方法、评定方法等，为桥梁工程的设计和施工提供一定参考。
关键词：桥梁；极限承载能力；非线性一、桥梁承载力和极限承载能力的定义1、桥梁承载力的定义桥梁的承载力，桥梁结构或构件所能承受的最大内力或达到不适于继续承载的变形时的内力。
由概念的定义可以看出，其包含两层含义，一是指桥梁结构或构件在荷载作用下，其本身受到材料强度、组成形式等的因素造成结构或构件的“内力”的超限；二是指在上述荷载作用下，其“变形”的超限。
然而桥梁结构本身是一个受诸多因素影响复杂的体系，这个体系还会随着时间推移受各种影响因素而发生变化或者变异。
此外，桥梁承载的荷载和作用从空间和时间上来说也是一个动态随机变化量，很难描述，因此目前桥梁承载力往往借助概率论理论来研究。
桥梁结构的破坏往往首先是由于其某个构件的薄弱环节破坏而导致全桥丧失承载能力，全桥整体破坏的情况很少。
因此，桥梁结构的承载力即取决于这些薄弱环节的承载力，其表达式为：式中为桥梁整体承载能力，简称桥梁承载力；（i=1,2，…..,n）为第i个薄弱环节的承载力。
2、桥梁极限承载力的定义传统的强度设计以构件最大工作应力乘以安全系数不大于材料的屈服应力为依据，一般情况下，构件某截面开始屈服（或者局部屈曲）并不代表结构完全破坏，结构所承受的荷载通常较构件开始屈服（或者局部屈曲）时的荷载为大，为了利用这一强度富裕度，提出了极限设计和极限荷载的概念。
极限设计将结构的工作荷载取为极限荷载的一个部分。
所以说，结构的极限承载力是从“极限设计”的思想中引出的概念。
因此，桥梁结构的极限承载力是指桥梁完全崩溃前所能承受外荷载的最大能力。
3、桥梁极限承载力与极限状态的关系在结构分析和设计中，为了正确描述结构的工作状态，必须明确规定结构安全、耐久、适用和失效的界限(除结构模糊可靠度分析外)，这样的界限称为结构的极限状态。
船舶与海洋工程结构极限强度分析
船舶与海洋工程结构极限强度分析汇报人：2024-01-03•船舶与海洋工程结构概述•船舶与海洋工程结构极限强度分析的基本概念目录•船舶与海洋工程结构极限强度的计算•船舶与海洋工程结构极限强度的评估与优化•船舶与海洋工程结构极限强度分析的挑战与展望目录01船舶与海洋工程结构概述船舶与海洋工程结构主要包括船体结构、甲板结构、舱室结构、上层建筑等，每种结构都有其独特的特点和功能。
甲板结构和舱室结构主要承受货物、人员等重量，要求具有足够的承载能力和稳定性。
船体结构是船舶的主体结构，包括船壳和船肋，主要承受船舶的静载和动载，要求具有足够的强度和稳定性。
上层建筑主要用于安装各种设备和容纳人员，要求具有足够的空间和稳定性。
船舶与海洋工程结构的类型和特点船舶与海洋工程结构是实现海洋资源开发和利用的重要基础设施，对于保障国家安全、促进经济发展具有重要意义。
船舶与海洋工程结构的强度和稳定性直接关系到船舶和海洋工程设施的安全性和可靠性，对于保障人员生命安全和货物安全具有重要意义。
船舶与海洋工程结构的建造和维护需要耗费大量的人力和物力，因此合理的结构设计可以降低建造和维护成本，提高经济效益。
船舶与海洋工程结构的重要性船舶与海洋工程结构的发展趋势随着科技的不断进步和人类对海洋资源的不断开发利用，船舶与海洋工程结构的设计和建造技术也在不断发展和完善。
未来船舶与海洋工程结构的发展将更加注重环保、节能和智能化，例如采用新型材料、优化结构设计、提高建造精度等方面。
未来船舶与海洋工程结构的发展将更加注重安全性和可靠性，例如加强结构监测和维护、提高防灾抗灾能力等方面。
02船舶与海洋工程结构极限强度分析的基本概念船舶与海洋工程结构在受到外力作用时所能承受的最大应力值，超过这个应力值结构将发生破坏或失效。
确保船舶与海洋工程结构在各种极端工况下的安全性和可靠性，预防因结构失效而引发的安全事故。
极限强度的定义与意义意义极限强度通过建立结构的平衡方程和应力应变关系，计算出结构的极限承载能力。
强度校核文档
强度校核什么是强度校核？强度校核是一种工程设计过程中的重要步骤，用于确定结构的承载能力是否满足设计要求。
通过对结构材料的强度和应力进行分析和计算，可以评估结构的安全性，并做出必要的调整和优化。
强度校核的重要性在工程设计中，强度校核是非常重要的，它直接关系到结构的安全性和性能。
如果结构的强度不满足设计要求，可能会发生结构失效的风险，导致灾难性后果。
因此，进行强度校核是确保工程结构安全可靠的必要步骤。
强度校核的步骤强度校核通常包括以下几个步骤：1. 确定设计要求在进行强度校核之前，需要明确结构的设计要求，包括所需的承载能力、要求的安全系数等。
这些要求将成为进行强度校核的依据。
2. 确定材料的强度根据结构所使用的材料，需要确定其强度参数，包括抗拉强度、屈服强度、剪切强度等。
这些参数将作为计算和分析的基础。
3. 计算结构的应力根据结构的载荷情况和几何形状，进行应力分析和计算。
通过计算得到的应力情况，可以评估结构是否满足设计要求，并确定可能存在的问题。
4. 进行强度校验将计算得到的应力与材料的强度进行比较，判断结构的强度是否满足设计要求。
如果强度不足，则需要对结构进行调整和优化，直到满足要求为止。
5. 编写强度校核报告根据实际的强度校核结果，编写强度校核报告，详细记录校核的过程和结果，并提出相应的建议和改进措施。
强度校核常见方法强度校核可以采用多种方法和理论进行计算和分析。
常见的强度校核方法包括以下几种：1. 极限强度设计方法极限强度设计方法是一种常用的强度校核方法，它基于结构在极限状态时的承载能力进行评估。
通过比较结构的极限承载力和设计要求的承载能力，来判断结构的强度是否满足要求。
2. 弹性理论校核方法弹性理论校核方法基于材料的弹性行为进行计算和分析。
它通过模拟结构在受力过程中的变形和应力分布，来评估结构的强度和安全性。
3. 塑性理论校核方法塑性理论校核方法适用于具有较大变形的结构，它考虑了结构在塑性变形区域的强度和稳定性。
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工租座网石油化工设计
以二而欲《
一
蔑杂载荷下实际塑性极限载荷
的工程确
定法
张红才‘轩福贞“湖北化肥厂枝江市科华东理工大学上海仪〕
摘要简单评述了已有的极限载荷判定准则并结合内压拉伸和弯曲联合载荷下的管道应力情况提出了一个确定联合载荷下塑性极限载荷的工程方法
关键词塑性极限载荷参考应力强度工程方法
塑性极限载荷是反映实际结构承载能力的一个重要参量它在压力容器及受压部件的分析设计和含缺陷结构的完整性评定中有着重要的意义在工程实际中压力管道等构件会不可避免的受到拉弯内压等多个载荷的联合作用如何确定这种复杂状况下的实际极限载荷成为极限分析领域必须解决的问题极限载荷的确定方法切线交点准则’〕年在研究球形封头的塑性行为时提出了一个确定塑性极限载荷的切线交点准则见图一图即分别画出载荷一变形曲线的弹性部分和塑性流动部分的切线则塑性极限载荷定义为两个切线交点相对应的载荷值该方法得到的塑性极限载荷对于塑性流动部分切线的位置很敏感塑性应变准则等人〕在用弹塑性有限元方法计算球形封头的极限压力时按照当量塑性应变的观点
定义了一个塑性极限载荷即认为当等效塑性应变达到时对应的载荷为塑性极限载荷该方法不仅依赖于材料的应变硬化效应更多的是与
结构几何形状和最大应变点的选择有关
锅炉及压力容器规范第珊篇版曾采用
的残余应变准则见图即塑性极限载荷定义为引起永久应变的载荷
尸▲
住图残余应变法定义的塑性极限载荷
采用应变作为衡量结构承载能力的参量有
两个困难最大应变点的位置不容易确定应变是
一个描述局部变形的变量有时不能真实反映
结
州杏尸巍翰
图切线交点法定义的塑性极限载荷
收稿日期一一修回日期一一作者简介张红才男年毕业于江苏化工学院化机专业年获华东理工大学动力工程硕士从事压力容器与管道的制
造安装与设计及缺陷评估研究工作已发表论文篇第卷张红才等复杂载荷下实际塑性极限载荷的工程确定
法
构的承载能力我国压力容器分析设计标准指出采用应变测量确定极限载荷时应确保测量的
应变薄膜弯曲或者组合应变能真实反映出结构的承载能力塑性模量准则曰针对切线交点方法的不足提出了一个确定塑性极限载荷的塑性模量法即气凡凡式中杯一塑性斜率人一弹性斜率耳一塑性流动模量一弹性模量塑性极限载荷可由凡和人两条切线交点对应的载荷确定由于结构的载荷一变形曲线的左及凡和容易确定从而可由上式计算出结构载荷变形曲线上的塑性斜率人。消除了切线交点方法塑性部分切线不易确定的缺点弹性变形准则锅炉压力容器规范第珊篇年版曾采用该准则当塑性变形达到两倍的初始屈服载荷下弹性变形的两倍时对应的载荷即为塑性极限载荷见图可见它与初始屈服载荷有关应用数值分析确定初始屈服载荷是没有问题的但在实验条件下确定载荷变形曲线上的弹性变形就会带来一些困难因而该方法的应用受到限制年以来各版所采用的近代准则我国压力容器分析设计标准也采用了该方法塑性极限载荷被定义为试验载荷变形曲线上相应的两倍弹性斜
率线交点所对应的载荷值见图规范建议
可用
最大主应变代替位移参量定义塑性极限载荷但一定要确保应变或者变形能反映结构的承载能力
尸
子芳厅
图塑性功准则定义的塑性极限载荷
参考应力强度
图弹性变形准则定义的塑性极限载荷
为弥补述不足和’川提
出了三
倍的外推弹性变形方法即试验塑性极限载荷取为实际变形等于外推弹性变形三倍时的载荷
而
外推弹性变形的确定则可按切线交点法得到弹性斜率准则这是被锅炉压力容器规范第珊篇自图确定极限载荷的参考应力强度准则儿’等人根据自己的实验结果提出了五倍弹性斜率法值得注意的是该方法的提出是基于小变形前提如果在大变形的条件下使用则可能得到危险性的结果零曲率准则零曲率点的确定〔“〕可以先画出弹性段切线和塑性段切线零曲率点即为结构载荷变形曲线上与塑性段切线的分离点见图可见该方法也依赖于塑性段切线的确定与切线交点方法一样由于某些情况下塑性部分切线并不唯一则零曲率点的确定也存在较大的误差塑性功准则一年提出了确定实际塑性极限载荷的塑性功准则他认为当外加载荷作用的塑性功巩满足式叭。风时巩为相应的弹性功结构处于塑性极限状态这时对应的载荷为极限载荷其中磷和巩可以由载荷一变形曲线下的相应面积确定见图因子的确定则比石油化工设计第卷
较困难一般情况下可由式。二凡尸,一确定式中凡为初始屈服载荷尸,为两倍屈服载荷对应变形的相应的载荷由于凡和尸,的确定与具体的结构有关因此无法给出统一的因子确定方法该方法在实际工程中是很难应用的由以上分析可以看出在各准则中都包含了对实际结构何时达到塑性垮塌破坏的理解或定义因而不可避免的存在人为的因素由于实际结构的塑性极限载荷本身就是一个工程意义上的定义从这个意义上说以上准则对塑性极限载荷的定义都有着各自的工程背景因而不能把某种准则得到的塑性极限载荷是否最大作为衡量其合理的指标合理的准则应该是客观的可操作性强客观准则应以实验曲线的某些本质特征为基础而不能包含过多的人为系数或参数可操作性强指该准则便于工程应用能够得到符合工程要求的保守性的极限载荷对于同一载荷一变形曲线不同人得到的结果应该一致没有人为的误差切线交点准则是一种客观准则仁“〕比较了用多个准则处理的实验结果认为其最便于应用一般是可以接受的其缺点是可操作性差由于载荷一变形曲线上的塑性段切线存在着不确定性对同一条实验曲线不同的人可能会画出不同的切线因而得到不同的塑性极限载荷塑性模量准则是切线交点准则的变形它虽然克服了上述缺点但引进了载荷一位移曲线与应力一应变曲线相似的假设零曲率准则定义极限载荷为实验曲线上的一个特征点但实际上零曲率点的确定也存在着较大的不确定性它也是切线交点准则的改进两倍的弹性斜率准则是一个可操作性较强的准则对于同一个试验曲线不同人按照该方法得到的极限载荷差别是很小的文献「】通过实验也证明该准则具有合理的保守性比较适合工程应用上述准则大都是针对简单工况下的结构而言因而只适用于拉压弯曲和内压等单一载荷极限值的确定记的塑性功准则
采用了塑性
功参量来反映外加载荷的作用效果并声称
可以
用于复杂载荷下的情况但实际具体运用中还有许多困难首先是反映极限状态的因子不易确
定至今没有统一的求解因子的办法其次是需要多个变形参量来与相应的外载荷相对应且需要能够反映外载荷做的功而不是任意确定作
者也没有给出具体的应用实例
上述准则都采用了载荷一位移或载荷一转
角曲线来确定极限载荷这对于单一载荷状态来说是可行的但对于联合载荷工况来说就很困难这是因为不同类型的载荷很难用一个坐标来反映不同变形参量和不同的测量点都影响着极
限载荷的准确性
塑性变形参量的确定
前人对于实际结构塑性极限载荷确定方法
的
研究往往局限于在某一个载荷变形曲线上找到一个特征点来表示结构的塑性极限载荷而实际结构在不同载荷工况下的变形又与结构的几何形状材料等因素有着密切的关系因此选择哪一个变形参量为测量对象是能否表征结构塑性承载能力的前提典型的一些构件其载荷工况与相应的变形参量如表所示当然对此典型变形参量的确定在某些情况下也并不是唯一的对于弯曲载荷下的悬臂梁小变形情况下挠度和转角成比例两者都是可以
采
用的而对于大变形情况则只有转角才能反映实
际的承载能力对于反映结构承载能力变形参量的选择还要看结构的破坏形式如果为整体破
坏则可以选用反映整体变形的参量如果为局部破坏则要采用反映局部变形的参量
塑性极限载荷确定的参考应力强度准则
外载作用下的结构达到塑性极限状态时
不
管外载荷的形式如何复杂实质上都是结构危险截面上的应力或肠℃应力达到材料的屈第卷张红才等复杂载荷下实际塑性极限载荷的工程确定法
表典型的受载构件与塑性变形参量的选择构件载荷变形参量示意图
力挠度占悬臂
梁
乍岌
。
圆筒内压径向位移一联
端部密封的容器或弯头内压液体体积容器接管或二通内压轴向变形占容器封头内压月寸节处位移含环向缺陷的直管弯矩裂纹嘴张开位移
服极限可见确定实际结构的塑性极限载荷不能局限于对结构显著塑性变形的理解上还应该从分析塑性状态的实质和结构破坏的形式整体和局部入手以得到实际意义上的极限载荷参考应力强度按照极限分析的观点不管外加载荷的形式如何复杂结构破坏的本质都是危险截面上的当量应力达到屈服强度可见结构承载能力的大小和外载荷的作用效果都可以通过危险截面上的当量应力反映出来因而可以定义一个参考应力强度它是结构参数和外加载荷的函数能够反映实际结构的塑性承载能力和外载荷的作用效果它需要满足以下条件①在结构危险净截面上均匀分布②不破坏净截面上的应力场与外加载荷的静力平衡条件③不破坏结构的塑性破坏极限条件①具有标量特征且反映了外加载荷的作用效果⑤危险截面的参考应力强度可以按照极限分析的方法求解按照不同的塑性破坏定义参考应力强度可以写成不同的表达形式
最大主应力定义。可
定义。。一
心
一定义
。寸告。·,
一,一,,一,
〕
式中。,。为结构中含缺陷净截面上的参考主应力并且
。,。。
可以看出参考应力强度的定义实质上决定了一个虚应力场该应力场有以下特点①各应力分量在含缺陷的净截面上满足净截面参考
应力强
度均匀分布的要求②各应力分量与外加载荷满足静力平衡条件和边界条件满足此虚应力场的参考应力强度实际上为真实值的下限这在土程上是偏于安全的
复杂载荷下实际极限载荷的定义根据危险截面参考应力强度的含义口以定义
复杂载荷下实际结构的塑性极限载荷即当参考
应力强度达到其临界值时结构达到塑性极限状