承受均匀压力的90°不锈钢弯头,这属于不稳定分岔失稳,这种屈曲形式也称为有限干扰屈曲:因为在极其弱小的不可避免的有限干扰的作用下,90°不锈钢弯头在达到平衡分岔屈曲荷载之前,就可能由屈曲前的稳定平衡状态跳跃到非邻近的平衡状态,不经过理想的分岔点。缺陷对这类90°不锈钢弯头的影响非常大,例如轴线的初始弯曲、荷载作用的初始偏心以及加荷前截面存在的残余应力等,即使在试验条件下也不能完全消除这些初始缺陷,轴心受压90°不锈钢弯头一开始就是呈现出偏心受压的性质,使得实际的极限荷载远小于理论上的屈曲荷载,其荷载-挠度曲线如图中虚线所示,研究这类稳定问题的目的是要探索小于屈曲荷载的安全可靠的极限荷载。
90°不锈钢弯头的设计与普通弯头的设计最大的不同之处就在于不锈钢的特殊性,所以为了更合理、更经济的利用好不锈钢,必须对这些特性引起足够的重视,其体表现在:
(1)由于不锈钢材料的非线性应力应变关系,荷载去掉之后90°不锈钢弯头仍可能有小的永久变形的存在,这和材料的强度又有关系,对于受拉不锈钢管件,结构的极限状态内的最大永久变形是弹性变形的10%~20%。受弯管件的永久荷载变形则远远小于这一数值:
(2)在使用极限状态,应力超过设计应力之后不锈钢就会出现徐变现象,例如,不提倡使用预张螺栓节点就是源于此,因为预张力通常与螺栓材料的屈服强度十分接近;
(3)90°不锈钢弯头在20~100℃温度范围内设计强度的降低要较普通结构钢弯头快很多;
(4)90°不锈钢弯头线性膨胀的温度系数一般比普通结构钢弯头高出1.5倍,这一影响在设计中应该予以考虑:
(5)很多等级的90°不锈钢弯头在断裂破坏时表现出很好的韧性,这使得它们比普通结构钢弯头更适合在很低的温度下工作;
(6)90°不锈钢弯头的强烈应变硬化特性使得结构在弹性变形中吸收了许多能量,因此对于受冲击或者爆炸荷载的结构非常适用。
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