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建筑力学
1.6.2.1 2.1 许用应力与安全系数
2.1 许用应力与安全系数

从上节知识可知,任何一种材料所能承受的应力总是有一定限度的,超过这一限度材料就要被破坏。我们把某种材料所能承受应力的这个限度称为该种材料的极限应力,用σ°表示。

塑性材料的应力达到屈服极限σs时,将出现显著的塑性变形,构件将不能正常工作;脆性材料的应力达到强度极限σb时,构件将会断裂。因此,工程上将这两种情况规定为不能承担荷载的破坏标志,是不允许发生的。

因此,对于塑性材料,屈服极限就是它的极限应力,即

σ°=σs

对于脆性材料,强度极限就是它的极限应力,即

σ°=σb

在构件设计时,有许多情况难以准确估计,另外,构件使用时还要留有必要的强度储备。为此,规定将极限应力σ°除以一个大于1的系数K作为构件工作时所允许产生的最大应力,称为许用应力,用[σ]表示,即

[σ]=

式中,K称为安全系数。脆性材料破坏时,构件没有显著的变形“预兆”;而塑性材料的应力达到σs时,构件也不至于断裂。因此脆性材料的安全系数比塑性材料的大。在实际工程中,一般取Ks=1.4~1.7,Kb=2.5~3.0。材料的许用应力可从有关的设计规范中查出。

安全系数的确定是一个比较复杂的问题,取值过大,许用应力就小,可增加安全储备,但用料也增多;反之,安全系数过小,许用应力就高,可减少安全储备。一般确定安全系数时应考虑:荷载的可能变化、对材料均匀性估计的可靠程度、应力计算方法的近似程度、构件的工作条件及重要性等因素。