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什麽是大應變、小應變?

在連續介質範疇內

小變形是指位移的二階導數相比壹階導數可以忽略不計

大變形則不可忽略二階導數

小變形在計算中不需要考慮移動坐標就可以滿足精度要求;大變形則為了保證計算精度則要移動坐標。

大應變就是彈性屈服超過極限,小應變就是在塑性變形範圍之內的,

變形和小應變分析假定位移小到足夠使所得到的剛度改變無足輕重。大應變分析說明由單元的形狀和取向改變導致的剛度改變。

如何區分大應變與小應變,不同的領域有不同的考量,例如土動力學中壹般將0.01 %的應變量級作為大應變與小應變的界限(參見王傑賢.動力地基與基礎),對於土的靜力變形問題,有的學者甚至認為0.5 %也屬小應變;而在基樁檢測中,大應變指承載力檢測,小應變指完整性檢測

大變形問題壹般指幾何非線性問題

在彈塑性力學與有限元法中,小變形假設指物體發生的位移遠小於物體自身的幾何尺度,同時材料的應變遠小於1,在此前提下,建立物體或微元體的平衡條件時可不考慮物體的位置和形狀的變化。因此分析中不必區分變形前與變形後的位置和形狀,而且在加載和變形過程中的應變可以用位移壹次項的線性應變進行度量

如若該問題不滿足小變形假設,則為大變形問題,其平衡條件應如實建立在變形後的位置和形狀上,以考慮變形對平衡的影響,同時應變也應包括位移的二次項,即平衡方程與幾何關系均為非線性,即為幾何非線性問題

大變形問題可分為大變形小應變問題、大變形大應變問題

大變形小應變問題指盡管位移和轉動相當大,但應變很小,甚至材料處於彈性階段,例如結構工程中的穩定問題

大變形大應變問題指位移和轉動相當大的同時應變較大,例如巖土工程中的土體大變形問題,當然這裏需要引入材料非線性

參見 王勖成. 有限單元法. 清華大學出版社. 2003.

用樁體完整性測試儀檢測樁基簡稱小應變。小應變只能用來檢測樁身的完整性的,有無斷樁,頸縮等現象。不能提供承載力。

在樁身兩側直接粘貼電阻應變片或者其它應變傳感器結合機械結構反復加載進行樁基試驗的方法簡稱大應變。大應變可以提供承載力,但是誤差可達到20%。

直接在樁基上緩慢地增加荷載來進行樁基試驗的方法簡稱靜載試驗。靜載是最直觀,最準確的辦法。但因它是有損性檢測,且檢測周期長、設備龐大、費用高,實際上只能是小比例抽檢,而難以對樁基進行大比例的質量及承載力普查。所以靜載試驗不能成為樁基礎質量全面檢測的手段。

《建築基樁檢測技術規範》(JGJ 106-2003)對樁基檢測有要求,但各地對規範的理解不同,執行也有區別。如深圳市對樁基檢測的基本規定是靜載1%且不少於3枚,大應變3%且不少於5枚,小應變基本是100%了。

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