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Structural Engineering

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钢柱屈曲

Overview

资料来源: 布莱克斯堡弗吉尼亚理工大学土木与环境工程系罗伯特. 里昂

在土木工程的设计中, 重要的是要交付不仅是在意想不到的负荷下安全的结构, 而且在合理的经济成本下, 在日常负荷下提供优异的性能。后者通常与材料的最低使用、易于制造和在现场的快速施工联系在一起。钢构件的结构由于材料的巨大强度和构件和连接的广泛预制, 可以很经济地实现, 这有助于最大限度地提高现场施工速度。一般情况下, 钢结构的骨架将非常细长, 与钢筋混凝土结构相比。虽然其张力的行为主要由材料的强度来控制, 但在压缩过程中钢是受所有材料-屈曲的另一种失效模式所控制的。这种行为很容易证明, 按下一个细长的木尺, 在压缩载荷下会突然移动侧身和失去承载能力。这种现象将发生在任何结构细长的成员。在本实验室, 我们将测量一系列细长铝柱的屈曲能力, 以说明这种破坏模式, 随着时间的推移, 导致了许多灾难性的失败, 包括1918年竖立的魁北克河桥。

Procedure

  1. 获得几个1in 的长片. ¼铝棒 (6061 或类似), 并将其剪切到72、60、48、36、24、12和8的长度分别。圆的两端的酒吧到周长 1/8 in。
  2. 测量条形图 (长度、宽度和厚度) 到最近0.02 的尺寸。
  3. 机器两个小块钢 (2 英寸 x 2 英寸), 有一个非常平滑的½. 沿其一侧的圆形穿透, 作为柱端支撑。 在另一侧提供一个插入件, 以便该块可以固定到测试机上。
  4. 将块和测试标本插入测试机中。一定要尽可能仔细地对准标本, 以消除怪癖。
  5. 将试验机设置在挠度控制上, 并对其进行编程, 使其缓慢地应用0.2 的变形, 并记录载荷和轴向变形。 限值可以随长度的不同而变化, 但当负载稳定或达到最大容量时不超过20% 的负载时, 应停止测试。
  6. 记录到达的最大负载并填写结果表。
  7. 对所有列重复步骤1.4 到1.6。

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Results

将结果从表中绘制为屈曲应力与长细 (kL/r), 以及 Eq 所给出的曲线. 9。将结果与预测值进行比较。实验结果显示两个不同的区域。当列相对较长时, 通过将 Eq 乘以9到列的区域来给出临界负载。 当柱子开始变短时, 临界载荷开始接近材料的强度。在这一点上, 行为从一个纯粹的弹性一到一个部分非弹性的, 接近渐近的壁球负荷的专栏。当柱扣弹性时, 变形可能会突然变成每一?...

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Application and Summary

实验证明了欧拉法计算简单柱局部屈曲荷载的有效性。虽然在边界条件不知名的情况下, 问题变得复杂得多, 但该成员不是棱镜, 或者如果材料不呈现双线性应力-应变曲线, 则问题的解决方法也遵循相同的一般过程。在许多实际的情况下, 不可能精确地求解产生的微分方程, 但有许多数值方法可以应用于近似解决这些问题的方法。屈曲的重要性在建筑业的格言中得到承认, 认为钢结构的成功设计是基?...

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