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薄板压屈的临界荷载计算方法

时间:2026-01-23 理论教育 小霍霍 版权反馈
【摘要】:它的挠度方程简化为式中 m,n——薄板压屈以后沿x和y方向的正弦半波数。纵向荷载N的临界值一定满足如下的压屈条件,即整理得压曲的临界荷载应该取n=1,即让薄板沿着y方向只有一个正弦半波。于是临界荷载就是式中 。薄板的边界条件为。通过计算得到薄板压屈的临界应力值有了薄板破坏时的强度值之后,当薄板达到临界应力状态时释放的能量值为。

由于洞室边墙处劈裂裂缝等效为薄板压曲,因此其力学模型可简化为两承载边为简支约束,另两边自由(见图4-6)。

图示

图4-6 薄板压屈示意图

于是有Nx=-NNy=0,Nxy=0,将已知力代入式(4-10)得到

图示

取挠度表达式为

图示

将挠度方程代入简化后的微分方程得到

图示

由式(4-13)可以看出,如果荷载N很小,则无论怎样,方括号里面的数值总是大于0,因此系数Amn都必须大于0。但当N增大,使得方括号里面的数值变为0,因此系数Amn可以不为0而又满足微分方程,此时薄板可能压曲。它的挠度方程(4-12)简化为

图示

式中 mn——薄板压屈以后沿xy方向的正弦半波数。

纵向荷载N的临界值一定满足如下的压屈条件,即

图示

整理得

图示

压曲的临界荷载应该取n=1,即让薄板沿着y方向只有一个正弦半波。于是临界荷载就是

图示(https://www.xing528.com)

式中 图示

有了临界荷载,那么临界应力的通式为

图示

式中 L——劈裂裂纹的长度;

t——薄板的宽度。

另外引用缪协兴等[155],简化模型的挠度方程可以写为

图示

式中 图示

σt——岩石的抗拉强度。

薄板的边界条件为图示

通过计算得到薄板压屈的临界应力值

图示

有了薄板破坏时的强度值之后,当薄板达到临界应力状态时释放的能量值为图示图示

通过整理获得形成薄板后弯曲所产生的能量

图示

此能量表达式与围岩的抗拉强度和薄板的抗压强度有关系,可很好地反映围岩内部形成这种薄板式的劈裂裂纹的能量变化。

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