最小剛度原則

最小剛度原則是指在簡(jiǎn)支梁全跨長(zhǎng)范圍內(nèi)，可都按彎矩最大處的截面彎曲剛度，亦即按最小的截面彎曲剛度用材料力學(xué)中不考慮剪切變形影響的公式來(lái)計(jì)算撓度。

當(dāng)構(gòu)件上存在正、負(fù)彎矩時(shí)，可分別取同號(hào)彎矩區(qū)段內(nèi)|Mmax|處截面的最小剛度計(jì)算撓度。

實(shí)驗(yàn)分析，一方面按Bmin計(jì)算的撓度值偏大，另一方面不考慮剪切變形影響，結(jié)果偏小。2100433B

如果動(dòng)作用力變化很慢，即動(dòng)作用力變化的頻率遠(yuǎn)小于結(jié)構(gòu)的固有頻率時(shí)，可以認(rèn)為動(dòng)剛度和靜剛度基本相同。否則，動(dòng)作用力的頻率遠(yuǎn)大于結(jié)構(gòu)的固有頻率時(shí)，結(jié)構(gòu)則不容易變形，即變形較小，此時(shí)結(jié)構(gòu)的動(dòng)剛度相對(duì)激擾較大。

但動(dòng)作用力的頻率與結(jié)構(gòu)的固有頻率相近時(shí)，有可能出現(xiàn)共振現(xiàn)象，此時(shí)動(dòng)剛度最小，變形最大。

因此，動(dòng)剛度是衡量結(jié)構(gòu)抵抗預(yù)定動(dòng)態(tài)激擾能力的特性。

特別地，對(duì)于橡膠等粘彈性體減振元件，其動(dòng)剛度是描述減振性能的關(guān)鍵指標(biāo)。這時(shí)往往使用復(fù)數(shù)形式的動(dòng)剛度。在此情況下，復(fù)數(shù)動(dòng)剛度等于復(fù)數(shù)力（頻率的函數(shù)）與復(fù)數(shù)的位移（頻率的函數(shù)）的比值。該復(fù)數(shù)動(dòng)剛度的實(shí)部即靜剛度（頻率為0時(shí)的動(dòng)剛度），虛部體現(xiàn)了阻尼效應(yīng)。虛部除以實(shí)部的商的反正切稱為損失角（loss angle）。2100433B

材料剛度

材料剛度　符號(hào)：E　E=σ /ε　式中σ——在彈性變形范圍內(nèi)的應(yīng)力（MPa）　ε——在應(yīng)力作用下產(chǎn)生的應(yīng)變，即相對(duì)變形量（Δl/l。），無(wú)量綱?！〔牧蟿偠群?jiǎn)稱剛度，即材料力學(xué)中的彈性模量。從公式中可看出它的物理意義是指金屬材料產(chǎn)生單位彈性的相對(duì)變形所需的應(yīng)力。它是表征材料抵抗彈性變形能力的力學(xué)性能指標(biāo)。2100433B

環(huán)剛度是塑料埋地排水管抗外壓負(fù)載能力的綜合參數(shù)，顯然，為了保證塑料埋地排水管在外壓負(fù)載下安全工作，環(huán)剛度的選擇是設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵之一。如果管材的環(huán)剛度太小，管材可能發(fā)生過(guò)大變形或出現(xiàn)壓屈失穩(wěn)破壞。反之，如果環(huán)剛度選擇得太高，必然采用過(guò)大的截面慣性矩，將造成用材料太多，成本過(guò)高。

常常有用戶詢問(wèn)能不能根據(jù)埋深等外壓負(fù)載情況用一個(gè)簡(jiǎn)單方法選擇環(huán)剛度，回答是不能。原因就是因?yàn)樗芰下竦嘏潘艹惺芡鈮贺?fù)載的機(jī)理是‘管土共同作用’，是管材承受負(fù)載的能力（環(huán)剛度）和管道周圍土壤（回填材料）承受負(fù)載的能力兩方面結(jié)合決定工程的成敗。所以環(huán)剛度的選擇不僅取決于外壓負(fù)載的情況還取決于鋪設(shè)后管道周圍土壤（回填材料）的情況（變形量公式中的數(shù)值Ed—管側(cè)土綜合彈性模量（kN/m），Ed又取決于回填材料的種類、壓實(shí)程度、槽側(cè)原狀土情況等）。

按我國(guó)的技術(shù)規(guī)程，環(huán)剛度的選擇是先初步選擇，然后進(jìn)行‘管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)’，進(jìn)行管道變形驗(yàn)算、強(qiáng)度計(jì)算、壓屈失穩(wěn)計(jì)算等。如果計(jì)算結(jié)果不滿足要求就增大環(huán)剛度重新計(jì)算，（或者減少后重新計(jì)算）。

在國(guó)外的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程中有以下方法可供參考：

歐洲標(biāo)準(zhǔn)草案prEN13476-3

無(wú)壓埋地排水排污用熱塑性塑料管系統(tǒng)--硬聚氯乙烯(PVC-U),聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)的結(jié)構(gòu)壁管系統(tǒng)。2100433B