徐芝纶[154]认为裂纹相互连接形成尺度较大的劈裂裂缝之后,再使用前面的分析方法就不再适用。由于形成的劈裂裂缝之间的岩体尺度满足薄板的受力特点。因此引用薄板的压屈原理来对劈裂裂缝进行分析是可行的[156]。
当薄板在边界上受到纵向荷载时,板内将发生一定的中面内力。如果这个中面内力在各个部位、各个方向都不是压力(即拉应力或者等于0),则薄板的平面平衡状态是稳定的。这就是说,要使得薄板进入任何弯曲状态,就必须施以横向的干扰力,而且,在这个干扰力被去除后,薄板将经过一个振动过程而恢复原来的平面平衡状态。
但是,如果纵向荷载所引起的中面内力在某些部位、某些方向是压力,则当纵向荷载超过一定数值(临界值)时,薄板的平面平衡状态将成为不稳定状态。这就是说即使横向干扰力去除,薄板也不再恢复原来的平面平衡状态,它将经过一个振动过程而进入某一个弯曲的平衡状态。薄板在纵向荷载作用下处于弯曲的平衡状态,这种现象称为纵弯曲,又称为压曲。
在分析薄板的压屈问题从而求解出临界荷载时,我们总是假定纵向荷载的分布规律是指定的。这就可以用求解平面问题的方法求出平面应力σx,σy,τxy,从而求得中面内力Nx,Ny,Nxy,用上述未知大小的纵向荷载来表示。当上述荷载达到临界值薄板就会弯曲。(www.xing528.com)
因为只考虑纵向荷载引起的内力,并没有任何横向荷载牵涉在内,所以得出如下薄板压屈微分方程
这是挠度ω的齐次微分方程,其中的系数Nx,Ny,Nxy是用已知分布而未知大小的纵向荷载表示的,而所谓的“薄板可能发生压屈”,是以这一微分方程具有“满足边界条件的非零解”表示的。于是求临界荷载的问题就成为:为使压屈微分方程具有满足边界条件的非零解,纵向荷载的最小数值是多少?
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