| 单词 | 工程结构流变问题 |
| 释义 | 【工程结构流变问题】 拼译:rheological problems 0f engineering stractures 工程结构的流变问题是流变学在工程结构中的应用。工程结构的蠕变现象在19世纪已观察到,但它的真正性质到本世纪初才发现。1907年美国材料试验学会(ASTM)首先报导了钢筋砭梁的蠕变资料。1910年E.N.Ha Andrede首先揭示了金属蠕变三阶段概念。到本世纪30年代,关于工程结构的蠕变现象、特性和基本理论大体形成,以后又进一步发现应力松弛现象。 从20世纪30年代至今的60年中,有关砭结构与金属结构等的流变问题取得巨大进展,现已查明,砭结构在不变持续荷载作用下,变形随时间不断增长,其数值可达瞬时弹性变形的1~3倍。在预应力钢筋砭结构中,由于应力松弛引起预应力逐渐丧失的现象。而且由于流变,结构中的应力应变状态也为之改观,因此,在结构设计中,流变是个不可忽视的因素。以下简要介绍若干工程结构的流变问题。线粘弹性梁 前捷克斯洛伐克Zdenek Sobatkm提出了等价应力,等价应变等一系列有关概念,并把微分型和积分型合并,抽象出微分-积分算子概念,对工程结构粘弹性体进行了系统的研究,导出了一系列新结论。由于引进了“等价”概念,普遍虎克定律仍成立。
等价挠度 等价弯矩 等价剪力 等价荷载 对于粘弹性梁,假定“平面假设”仍成立,于是有
式中,C-曲率,W-挠度。由(1)、(5)式,有
由材力知
两端作用算子Ã,则
式中
与受纯弯曲的弹性梁的正应力公式有相似形式。 对于弹性梁,弯矩、剪力、荷载有如下关系:
两端分别作用算子Ã,则得
(7)式代入(9)第三式,得
与弹性梁结果类似。 线粘弹性刚架 粘弹性刚架的转角和位移的有关公式,如弹性刚架一样可借助虚功原理导得。在弯矩M作用下弹性杆单元ds的转角为
结合(1)、(5)、(8)式可导得粘弹性杆单元的等价微分转角为
定义 等价转角 等价轴力 等价扭矩 等价扭角 把 、 看成虚值,直接应用虚功原理,或先对W、dφ应用虚功原理,然后作用以算子 均可得
把(11)式代入,得
式中M0及后文将用到的Q0、.Nt、Mt0分别表示在所求位移方向作用的单位力引起的弯矩、剪力、轴力和扭矩。 应用虚功原理,类似地可得由等价剪力引起的等价位移(挠度)
式中k为剪应力分布不均系数,G0为普遍剪切模量。 类似地,可得由等价轴力引起的等价挠度,等价扭矩引起的等价扭角。于是,由等价弯矩、剪力、轴力、扭矩 、 、 、 引起的总等价位移为
等价应变分量 线性各异体向性的等价应力-应变关系为
式中Cijkl(x,y,z,t)为各向异性普遍四阶张量。 由弹性薄板理论知
引用张量,偏导数下标记法,记为
作用以算子
代入(16)式,则有
由弹性理论知,单位长度板的弯矩可表为
弯矩平衡方程的张量表达式为 mij,ij=-q(x,y,t) 即
对它们分别作用以算子Ã,则有
若沿板厚各向一致异性,将(19)连(18)式代入(20)式,则得
对于均匀厚度一致正交板,则有
与弹性薄板受横向荷载弯曲时的位移方程
有类似形式。 线粘弹性壳 考虑-薄壳单元,由力的平衡,得3个平衡方程,并分别作用以算子Ã,得粘弹性薄壳的等价平衡方程如下:
式中
等价应力合力分量和等价应力合力偶为
式中,当i=j时,分别为
式中 , , ,(26)连同(27)式分别代入(24)、(25)式,得 , ,再代入(23)式,乃得基本微分方程组:
式中
(上海城市建设学院陈德坤教授撰) |
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