结构稳定理论(研究生).ppt

结构稳定理论(研究生教学用教案)2008年10月第一节概论一、研究结构稳定问题的意义结构稳定是结构安全与经济的主要问题与强度问题具有同等意义对于材料、杆系结构、薄壁结构更为重要现代高强材料的应用,结构稳定成为控制问题,特别是大跨度拱桥,桁架桥等结构可能发生整体和局部失稳,结构失稳是灾难性的二、事故举例19世纪后期,钢结构已被广泛应用,不断出现的事故,促使人们不断地进行试验和研究1875年俄罗斯克夫达桥1907年加拿大魁北克桥1925年前苏联莫兹尔桥1970年澳大利亚墨尔本附近的西门桥我国也有类似的事故三、事故的类型:压杆失稳(结构中局部杆件失稳,导致结构崩溃)局部失稳导致结构整体失稳整体失稳四、结构稳定问题研究历史1、18世纪。早在1744年,《曲线的变分法》中,用最小位能原理导出弹性直杆的临界荷载公式但当时人们还没有认识到欧拉公式的意义。到了19世纪后期,钢结构已被广泛应用,不断出现的事故,促使人们不断地进行试验和研究并提出了一些经验公式2、。。普兰特尔和米歇尔几乎同时发表了梁的侧倾问题的研究成果3、,、中国学者钱学森在薄壳稳定理论方面,李国豪在弹性稳定理论及桥梁结构稳定理论方面也都作出了贡献。5、用有限元法对板、壳结构进行屈曲分析也已有了长足的进步。然而,关于结构物的屈曲及屈曲后的塑性破坏强度的理论分析包括着一系列复杂的问题6、残余应力、结构物的弹塑性化及大挠度非线性问题等7、60年代出现了一门称为突变理论的新学科,正在被用来描述渐变力产生突变效应的现象,其中也包括结构失稳现象。(一译铁摩辛柯)等在1907~1934年间进行了全面的总结,所著《弹性稳定理论》成为结构稳定理论的经典著作。五、稳定问题的概念与分类1、稳定问题的概念1)稳定平衡:偏离平衡位置,总势能增加。2)不稳定平衡:偏离平衡位置,总势能减少。3)随遇平衡:偏离平衡位置,总势能不变。系统当外力作用时2、结构失稳的两种基本形式1)第一类失稳(分支点失稳):结构变形产生了性质上的突变,带有突然性。2)第二类失稳(极值点失稳):虽不出现新的变形形式,但结构原来的变形将增大或材料的应力超过其许可值,结构不能正常工作。