构件失效前所能承受的最大应力称为极限应力或危险应力，用σ0 表示。考虑到载荷估计的准确程度、应力计算方法的精确程度、材料的均匀程度以及构件的重要性等因素，为了保证构件安全可靠地工作，应使它的最大工作应力小于材料的极限应力，使构件具有适当的强度储备。一般把极限应力除以大于1 的安全因数n，作为设计时应力的最大允许值，称为许用应力，用[σ] 表示。......
2023-06-19
建筑力学：许用应力及安全因数
【摘要】：根据上述情况，通常将强度极限与屈服极限统称为极限应力，并用σu表示。对于脆性材料，强度极限是唯一强度的指标，因此以强度极限作为极限应力；对于塑性材料，由于其屈服应力σs小于强度极限σb，故通常以屈服应力作为极限应力。因此，在选定材料的极限应力后，除以一个大于1的系数n，所得结果称为许用应力，即式中，n称为安全因数。各种材料在不同工作条件下的安全因数或许用应力，可从有关规范或设计手册中查到。
前面已经介绍了构件在拉伸或压缩时最大工作应力的计算，以及材料在荷载作用下所表现的力学性能。但是，构件是否会因强度不够而发生破坏，只有将构件的最大工作应力与材料的强度指标联系起来，才有可能作出判断。
前述试验表明，当正应力达到强度极限σb时，会引起断裂；当正应力达到屈服极限σs时，将产生屈服或出现显著的塑性变形。构件工作时发生断裂是不容许的，构件工作时发生屈服或出现显著的塑性变形一般也是不容许的。所以，从强度方面考虑，断裂是构件破坏或失效的一种形式，同样，屈服也是构件失效的一种形式、一种广义的破坏。
根据上述情况，通常将强度极限与屈服极限统称为极限应力，并用σu表示。对于脆性材料，强度极限是唯一强度的指标，因此以强度极限作为极限应力；对于塑性材料，由于其屈服应力σs小于强度极限σb，故通常以屈服应力作为极限应力。对于无明显屈服阶段的塑性材料，则用σ0.2作为σu。
在理想情况下，为了充分利用材料的强度，应使材料的工作应力接近于材料的极限应力，但实际上这是不可能的，原因是有以下的一些不确定因素：
（1）用在构件上的外力常常估计不准确。
（2）计算简图往往不能精确地符合实际构件的工作情况。
（3）实际材料的组成与品质等难免存在差异，不能保证构件所用材料完全符合计算时所作的理想均匀假设。
（4）结构在使用过程中偶尔会遇到超载的情况，即受到的荷载超过设计时所规定的荷载。
（5）极限应力值是根据材料试验结果按统计方法得到的，材料产品的合格与否也只能凭抽样检查来确定，所以，实际使用材料的极限应力有可能低于给定值。
所有这些不确定的因素，都有可能使构件的实际工作条件比设想的更危险。除以上原因外，为了确保安全，构件还应具有适当的强度储备，特别是对于因破坏将带来严重后果的构件，更应给予较大的强度储备。
由此可见，构件的最大工作应力σmax应小于材料的极限应力σu，而且还要有一定的安全裕度。因此，在选定材料的极限应力后，除以一个大于1的系数n，所得结果称为许用应力，即
式中，n称为安全因数。确定材料的许用应力就是确定材料的安全因数。确定安全因数是一项严肃的工作，安全因数定低了，构件不安全；安全因数定高了则浪费材料。各种材料在不同工作条件下的安全因数或许用应力，可从有关规范或设计手册中查到。在一般静强度计算中，对于塑性材料，按屈服应力所规定的安全因数ns，通常取为1.5～2.2；对于脆性材料，按强度极限所规定的安全因数nb，通常取为3.0～5.0，甚至更大。
有关建筑力学（第3版）的文章
- 详细阅读
-
建筑力学第3版：弯曲正应力及强度计算详细阅读
横截面上各点均无剪应变，故纯弯曲时，横截面上无剪应力。当弯矩为正时，梁下部纤维伸长，故产生拉应力；上部纤维缩短而产生压应力。进一步的研究表明，剪力的存在对正应力分布规律的影响很小。计算C截面上K点的正应力。在已知梁的横截面形状和尺寸、材料及所受荷载的情况下，可校核梁是否满足正应力强度条件，即校核是否满足式（9-9）。弯曲正应力强度条件。......
2023-08-26
-
建筑力学第3版：弯曲剪应力强度计算详细阅读
在梁的强度计算中，必须同时满足正应力和剪应力两个强度条件。在选择梁的截面时，通常是先按正应力强度条件选择截面尺寸，然后再进行剪应力强度校核。对于某些特殊情况，梁的剪应力强度条件也可能起到控制作用。例如，梁的跨度很小，或在支座附近有较大的集中力作用，这时梁可能出现弯矩较小，而剪力却很大的情况，这就必须注意剪应力强度条件是否满足。校核正应力强度及剪应力强度。......
2023-08-26
-
圆轴扭转剪应力分布-《建筑力学（第3版）》详细阅读
为解决圆轴扭转的强度问题，在求得横截面上的扭矩之后，还要进一步研究横截面上的应力。在整个横截面上，所有这些微力矩之和应等于该截面的扭矩T，因此将式代入得积分即为横截面的极惯性矩，因而式可改写为将式代入式得这就是圆轴扭转时横截面上的剪应力计算公式。式中，T为横截面上的扭矩；IP为圆截面对圆心的极惯性矩；ρ为所求应力点至圆心的距离。因这里的剪应力正、负无实用意义，一般只计算其绝对值。......
2023-08-26
-
建筑力学第3版：斜弯曲变形的应力与强度计算详细阅读
图10-3斜弯曲是两个平面弯曲的组合变形，这里将讨论斜弯曲时的正应力和正应力强度计算。也就是说，计算弯曲时的正应力，是将斜弯曲分解为两个平面弯曲，分别计算每个平面弯曲下的正应力，再进行叠加。将荷载F沿截面两对称轴方向分解为Fy和Fz，它们引起的跨中截面上的弯矩分别为梁中的最大正应力为满足正应力强度条件。......
2023-08-26
-
建筑力学第3版：轴向拉（压）杆斜截面应力详细阅读
由式（7-6）、式（7-7）可知，轴向拉压杆在斜截面上有正应力和剪应力，它们的大小随截面的方位α角的变化而变化。当α＝0°时，正应力达到最大值：由此可见，拉压杆的最大正应力发生在横截面上。当α＝90°时，σα＝τα＝0，这表明在平行于杆轴线的纵向截面上无任何应力。......
2023-08-26
-
建筑力学第3版-临界应力总图-压杆计算公式详细阅读
如果将压杆的临界应力根据其柔度不同而分别计算的情况用一个简图来表示，该图形就称为压杆的临界应力总图。图11-9与图11-10即某塑性材料的临界应力总图。由临界应力总图可以看出，Q235钢应在λ＝0～123时用抛物线形经验公式计算临界应力，在λ＞123时用欧拉公式计算临界应力。......
2023-08-26
-
结构力学：桁架多点应力应变测试及计算详细阅读
通过实验测试与理论计算结果的对比分析，验证“理想桁架”假设。根据理想桁架计算所得的内力是“主内力”，而由节点刚性等因素而引起的内力是“次内力”，在节点荷载作用下杆件内力以轴力为主，将节点简化为理想的铰接点是合理的。要求小组分工协作。考核报告质量、答辩及回答问题情况。......
2023-08-30
相关推荐