1877年,船舶工程师J.威廉注意到了加筋板屈曲时的不均匀承载现象,并提出了有效宽度的概念。1921年,R.波特切在桥梁设计中提出了有效宽度的近似计算方法。1924年,T.von卡门正式命名了“有效宽度”,并发展了现在公认的一般解法。
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. 理学 . 力学 . 固体力学 . 结构力学 . 板壳理论 . 加筋板壳有效宽度
/effective width/
最后更新 2024-07-04
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为简化加筋板壳分析而引入的一个概念。
- 英文名称
- effective width
- 所属学科
- 力学
对加筋板壳进行近似分析时,可以把它按刚度等效的原则折算成各向异性的光板壳,用板壳理论进行计算。但是,当板壳已经发生屈曲而加强筋还没有屈曲时,板壳平面内的压缩应力会进行重新分布。若要继续计算加筋板壳的后继承载能力,就需要用有效宽度理论进行分析。
以图中所示的承受加强筋方向均匀压力的加筋板为例。在板屈曲之前,板和加强筋内的存在相同的压应力。若加强筋的刚度较大,当压应力达到板的临界屈曲压应力后,板会发生屈曲,但加强筋没有屈曲。此时,加筋板横截面内的压应力就会重新分布,板中间的压应力最小(约等于
),和加强筋连接处的压应力最大。若继续加载,板中间的压应力几乎保持不变,和加强筋连接处的压应力会继续增加,直至加强筋也发生屈曲。此时,加强筋上压应力是其屈曲临界值
,板和加强筋连接处的压应力是
。此时作用在整个加筋板上的屈曲临界压力为
,式中
为加强筋的横截面积;
为板的厚度;
为板中的压应力分布函数。
一般的精确表达式是未知的。为了方便地计算整个加筋板的屈曲临界压力,可以用一个有效宽度
,在均匀压应力
下刚好屈曲的等效平板,来代替实际的平板。等价条件为:
根据板和加强筋连接处的应变协调条件,可知(
和
分别为加强筋和平板的弹性模量)。再根据平板的屈曲临界应力公式
(
为屈曲系数,
为板的泊松比),最终可以得到有效宽度的计算公式:
条目图册
扩展阅读
- TROISKY M S.Stiffened plates, bending, stability and vibration.Amsterdam:Elsevier Scientific Pub. Co.,1976.