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强度刚度稳定性的区别

发表时间：2024-07-22 12:31:16 来源：网友投稿

结构失效的三种模式：强度、刚度、稳定。

1.强度因为直观，最好理解。强度问题通常表现为构件受力拉断/压溃了，定量描述就是某点应力大于了材料强度。

2.刚度问题表现为构件受力后变形大，定量描述就是变形大于变形允许值。刚度与强度不同，构件没坏，只是变形大，实质上体现的更多是功能性要求。像铁路桥梁对梁的挠度，梁端相对转角都有限制，变形超过限制梁不会坏，但像轨道之类的设施可能会坏，或者导致火车行进危险，所以才对刚度有要求。

3.稳定性的理解比较难，表现为构件结构因非预期的受力模式而产生过大的力或变形，定量描述是考虑几何刚度的结构总刚度矩阵奇异。

上面比较术语化，以最常见的压杆稳定为例，杆件受轴压力，理想性况是杆件保持直线直到压坏。

但实际由于杆件存在初始的缺陷/轴力有偶然偏心/构件受垂直方向扰动力等情况，这些因素可以统称为扰动，均可能导致杆件轻微受变弯“外拱”。

在不考虑材料破坏时(第一类稳定)，稳定问题是随遇平衡的问题。即随轴压力增大，会存在若干种平衡分支，有相应的失稳轴力。（数学上就是结构刚度矩阵对几何刚度矩阵的特征值问题）半正弦对应于一阶，正弦对应二阶等等，实际上一阶最小是唯一有实际意义的力，通常叫（一阶）临界荷载。达到这个荷载时，杆件可以在直线和外拱两种可能的位形转换，扰动提供了向外拱转换的“初始推动”，一但形成外拱的位形，轴力产生的附加弯矩与变形产生的抵抗力矩相等，相当于力不变位移发散，产生破坏。

第一类稳定是理想情况，实际构件的材料都有其承载力，考虑这种因素是第二类稳定问题。这种情况通常考虑轴压力会在扰动外拱的位形上产生额外弯矩(P-delta效应)。因而杆件实际是压弯构件，当荷载大到一定程度，杆件某点应力超过材料强度，杆件破坏。所以第二类稳定实质是强度问题。

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