弯曲刚度、短期刚度、截面刚度的概念是什么?

题目

弯曲刚度、短期刚度、截面刚度的概念是什么?

答案

刚度：结构或构件抵抗变形的能力,包括构件刚度和截面刚度,按受力状态不同可分为轴向刚度、弯曲刚度、剪变刚度和扭转刚度等.对于构件刚度,其值为施加于构件上的力（力矩）与它引起的线位移（角位移）之比.对于截面刚度,在弹性阶段,其值为材料弹性模量或剪变模量与截面面积或惯性矩的乘积.
首先得从刚度说起.
刚度是指：单位变形条件下,结构或构件在变形方向所施加的力的大小.在结构静力或动力分析时需要用到.如用位移法分析结构内力时要用到刚度矩阵,计算地震作用或风振影响时需要用到结构的刚度参数.还有在设计动力机器基础时也需要用到结构刚度参数.可以看有关结构力学或结构动力学的书.
举个两个简单的例子以方便理用力弯折直径和长度相等的实心钢管和木头,哪个费劲哪个刚度（弯曲刚度）就大.很显然是钢管的大,你有可能把木头弯折,但要弯折钢管就很难吧!用力弯折长度相等而直径不等的实心钢管,当然是直径小的容易弯折吧,那就是直径小的刚度小了.所以刚度是和材料特性及截面特性直接相关,当然线刚度还和长度有关了!
一般能满足F＝k△,F为作用力,△为位移,k即为刚度,所以刚度物理意义为单位位移时所产生的力.k可以是某些量的函数,即可为表达式.由F的不同,叫法不同. 另外就是我们要说的刚度叫线刚度,即单位长度上的刚度. 比如,我们在用反弯点法计算多层框架水平荷载作用下内力近似计算时. 计算柱的水平剪力时,剪力与柱层间水平位移△的关系为 V=(12ic/h2)△ 那么d=(12ic/h2)就叫柱的侧移刚度,表示柱上下两端相对有单位侧移时柱中产生的剪力. 其中ic表示柱的线刚度（即ic＝EI/h）,h为楼层高,EI是柱的抗弯刚度（M=EI(1/p),M为弯矩,（1/p）为曲率,也满足F＝k△形式）. 另外还可用D值法,即考虑了梁柱的刚度比变化,因为柱两端梁的刚度不同,即对柱的约束不同,那么它的反弯点,即M＝0的点会随之移动,那端强,反弯点离它越远.而且同层柱剪力分配时也是由柱的线刚度决定,因为同层位移一定,简单讲,由F＝k△,谁的刚度大,谁分得的剪力就大.反过来,这也可以解释改变局部的刚度能调节内力的分布的情况.
力F的不同导致刚度叫法的不同,那么抗弯刚度,产生单位曲率所需要的弯矩.抗剪刚度是指发生单位剪切变形需要的剪力.抗扭刚度是指发生单位扭转角所需要的扭矩.抗推刚度就是发生单位水平位移所需要的推力.
短期刚度和长期刚度
刚度是有短期刚度和长期刚度之分的,刚度会随着力的加大而减小,一般情况下,混凝土结构梁截面的抗弯刚度是不断变化的,随着时间的增长而不断减小,根据试验表明一般会在3年后趋于稳定,这主要是由于混凝土结构的收缩徐变,以及钢筋的应力松弛造成的截面有效截面减小,刚度降低.
另外,楼主说道"一般能满足F＝k△,F为作用力,△为位移,k即为刚度,所以刚度物理意义为单位位移时所产生的力" ,这个再线弹性范围之内是成立的.
然而,对与钢筋混凝土来说是一般是不成立的,因为钢筋混凝土构件一加载就会开裂.于是,截面的刚度就自然变小,从而导致构件的刚度减小.这就是为什么预应力可以提高构件刚度的原因.
预应力可以提高构件刚度的主要原因是,预应力使混凝土构件处于线弹性状态(不开裂),一致楼主说的力与位移成正比的公式成立.
为什么预应力可以提高构件的刚度这个问题一直困扰了我很久,我也是前一段时间才理解的.
截面刚度：
截面刚度：使截面产生单位转角所需施加的弯矩值.
参见：http://cace.cumt.edu.cn/jgsjyl/kwtz/ppt/10-0.ppt