單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性分析與研究

預應力雙向網(wǎng)格單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性分析——預應力雙向網(wǎng)格單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是通過在雙向網(wǎng)格單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)內(nèi)置入預應力索單元而形成的雜交結(jié)構(gòu)，它能顯著提高單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性能。本文設(shè)置了三種預應力索單元的配置模式，分析預應力索截面積和索內(nèi)預應力...

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性分析方法——介紹了殼體結(jié)構(gòu)的四類整體穩(wěn)定性分析方法，并分別闡述了各類網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性分析方法的原理、研究現(xiàn)狀及其優(yōu)缺點，為工程結(jié)構(gòu)分析提供指導，以期提高殼體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析水平。

為了準確地分析具有初始幾何缺陷的單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性,運用隨機缺陷模態(tài)法、一致缺陷模態(tài)法和n階特征缺陷模態(tài)法,對4個不同矢跨比的k8型單層網(wǎng)殼進行了近1300例彈塑性荷載-位移全過程分析,探討不同分析方法的合理性和可行性。研究表明:隨機缺陷模態(tài)法能較為科學地評估初始幾何缺陷對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響,但計算量較大;對穩(wěn)定承載力系數(shù)樣本進行統(tǒng)計特性分析時,空間樣本數(shù)量n不應小于100;運用隨機缺陷模態(tài)法確定網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)最終的穩(wěn)定承載力系數(shù)時,建議采用\"3σ\"原則;采用最低階屈曲模態(tài)模擬初始幾何缺陷分布,求得的穩(wěn)定承載力并非最不利,其保證率得不到有效保證;n階特征缺陷模態(tài)法能夠通過較少的計算量,得到滿足\"3σ\"原則要求的穩(wěn)定承載力,并能較為合理、安全地評估網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能;在運用n階特征缺陷模態(tài)法時,建議n=20。

為了解和掌握單層球面網(wǎng)殼在靜力荷載作用下的彈塑性穩(wěn)定性能,采用有限元軟件ansys及自編的前后處理程序?qū)Φ湫蛦螌忧蛎婢W(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能進行對比分析,初步了解了球面網(wǎng)殼彈性與彈塑性穩(wěn)定性能的主要差異。在此基礎(chǔ)上進行了1000余例k8型單層球面網(wǎng)殼彈性、彈塑性全過程分析,同時考慮豎向均布荷載的不對稱分布、初始幾何缺陷等因素對球面網(wǎng)殼穩(wěn)定性能的影響,掌握了以上因素變化對球面網(wǎng)殼彈塑性穩(wěn)定性能的影響規(guī)律,并將其定量化。最后,通過對彈性、彈塑性穩(wěn)定極限承載力的統(tǒng)計分析,提出適用于k8、k6型球面網(wǎng)殼的塑性折減系數(shù),用以表示材料非線性對極限承載力的影響。這些成果的獲得為進一步開展網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的彈塑性穩(wěn)定性能研究以及工程實踐提供了理論依據(jù)和技術(shù)參考。

單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的彈塑性穩(wěn)定分析 摘要：考慮結(jié)構(gòu)的幾何非線性和材料的彈塑性，對一個k6型單層球面網(wǎng)殼 進行穩(wěn)定性分析。通過對比分析發(fā)現(xiàn)，此結(jié)構(gòu)的彈塑性穩(wěn)定承載力約為其彈性穩(wěn) 定承載力的50％，材料的彈塑性對不對稱荷載作用下的穩(wěn)定承載力的影響更顯 著。 關(guān)鍵詞：單層球面網(wǎng)殼；彈塑性；穩(wěn)定性；極限承載力 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是單層網(wǎng)殼分析設(shè)計中的一個關(guān)鍵問題，單層網(wǎng)殼和 厚度較小的雙層網(wǎng)殼都存在失穩(wěn)的可能性。研究表明[1]，影響網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性 的主要因素包括：非線性效應；初始缺陷；曲面形狀；結(jié)構(gòu)剛度；節(jié)點剛度；荷 載分布；邊界條件。因此，網(wǎng)殼規(guī)程第4.3.4條規(guī)定，通過網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的幾何非線 性全過程分析、并考慮初始缺陷、不利荷載分布等影響而求得的第一個臨界點處 的荷載值，作為該網(wǎng)殼的極限穩(wěn)定承載力。通過規(guī)定網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的極限穩(wěn)定承載力 與實際荷載之比大于安全系數(shù)k來保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定

考慮結(jié)構(gòu)的幾何非線性和材料的彈塑性,對一個k6型單層球面網(wǎng)殼進行穩(wěn)定性分析。通過對比分析發(fā)現(xiàn),此結(jié)構(gòu)的彈塑性穩(wěn)定承載力約為其彈性穩(wěn)定承載力的50%,材料的彈塑性對不對稱荷載作用下的穩(wěn)定承載力的影響更顯著。

為了研究半剛性節(jié)點單層球面網(wǎng)殼的穩(wěn)定性能,提出其適用的分析方法,利用大型有限元軟件ansys建立螺栓球節(jié)點的實體模擬方法和半剛性節(jié)點單層球面網(wǎng)殼的數(shù)值模型.通過試驗數(shù)據(jù)與數(shù)值分析結(jié)果的比較,證明方法的可行性,進而模擬工程中常用的螺栓球節(jié)點,求得其彎曲剛度,對30m跨度的螺栓球節(jié)點單層球面網(wǎng)殼進行穩(wěn)定性分析.結(jié)果表明:節(jié)點的彎曲剛度不同時,網(wǎng)殼的穩(wěn)定性能及其失穩(wěn)模態(tài)變化明顯;節(jié)點的扭轉(zhuǎn)剛度和節(jié)點域不同時,網(wǎng)殼的穩(wěn)定性能基本沒有變化;荷載分布不同時,網(wǎng)殼的穩(wěn)定性能發(fā)生改變.節(jié)點的彎曲剛度和不同的荷載分布形式是影響單層半剛性球面網(wǎng)殼穩(wěn)定性能的重要因素.

單層球面網(wǎng)殼穩(wěn)定性驗算公式——本文有計劃地對400余例實際尺寸的單層球面網(wǎng)殼進行了荷載-位移全過程分析,求得了它們的極限承載力。系統(tǒng)地考察了網(wǎng)殼幾何參數(shù)、初始幾何缺陷和荷載不對稱分布等因素對網(wǎng)殼穩(wěn)定性的影響。通過這種大規(guī)模參數(shù)分析的方法,較好地掌握...

單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)選型優(yōu)化設(shè)計——針對5種典型單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)型式(聯(lián)方型、施威德勒型、凱威特型、三向格子型和短程線型)，本文采用基于離散變量的序列兩級截面優(yōu)化算法對一百個不同跨度(3om～60m)、不同矢高(1／3～1／7)的網(wǎng)殼進行截面優(yōu)化設(shè)計，在截面優(yōu)化...

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的彈塑性穩(wěn)定性分析——本文在采用梁-柱理論得出的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)單元彈性切線剛度矩陣的基礎(chǔ)上,考慮材料的物理非線性,對彈性切線剛度矩陣加以修正得到彈塑性切線剛度矩陣。并且利用anasys工作站程序,對算例進行了彈塑性穩(wěn)定性分析,得出了有價值的結(jié)論。

為全面認識大矢跨比球面網(wǎng)殼的彈塑性穩(wěn)定性能,利用ansys軟件及自編的前后處理程序,有計劃地針對132例矢跨比為1/4~1/2的大矢跨比k8型單層球面網(wǎng)殼進行彈性、彈塑性穩(wěn)定性能分析,并對其中典型算例的塑性發(fā)展狀況進行了全過程跟蹤分析.考察網(wǎng)殼的屈曲模態(tài),分析初始幾何缺陷、矢跨比,材料非線性對網(wǎng)殼彈塑性極限承載力的影響.結(jié)果表明:大矢跨比情況下,初始幾何缺陷的存在會導致網(wǎng)殼的極限承載力降低50%,材料非線性對極限承載力的影響也明顯大于常用矢跨比情況,塑性折減系數(shù)達到0.4,網(wǎng)殼極易發(fā)生提前失穩(wěn).建議適當提高大矢跨比球面網(wǎng)殼的穩(wěn)定性驗算安全系數(shù).

考慮初始缺陷的單層球面網(wǎng)殼動力穩(wěn)定性數(shù)值分析——本文介紹了考慮初始缺陷的單層球面網(wǎng)殼動力穩(wěn)定性數(shù)值分析

撞擊荷載作用下單層球面網(wǎng)殼動力穩(wěn)定性研究——本文研究單層球面網(wǎng)殼在撞擊荷載作用下的動力屈曲問題。利用ansys/ls-dyna非線性有限元程序,對單層球面網(wǎng)殼在落錘撞擊作用下的實驗模型,開展了彈性和彈塑性動力穩(wěn)定性分析。研究和提出了沖擊荷載作用下單層網(wǎng)殼的...

設(shè)置sma橡膠支座單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的理論分析與性能研究——采用課題組提出的新型sma-橡膠隔震支座,對扇形三向網(wǎng)格(k6型)單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的隔震響應進行了系統(tǒng)分析,給出了理論分析方法,編制了計算分析程序,對不同類型支座、不同方向隔震、不同地震波輸入和不同...

新型拉索一單層柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和參數(shù)分析——為了確定新型拉索一單層柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)從穩(wěn)定平衡狀態(tài)變?yōu)椴环€(wěn)定平衡狀態(tài)的臨界荷載和屈曲后性態(tài)，利用有限元分析軟件ansys建立梁單元、桿單元和索單元的組合有限元模型，采用弧長法對新型拉索一單層柱面網(wǎng)殼結(jié)...

對新型sma-橡膠支座隔震單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進行了系統(tǒng)的動力分析。給出了理論分析方法,編制了相應的計算程序。對某凱威特單層球面網(wǎng)殼在不同工況下地震響應的數(shù)值模擬表明,該新型隔震支座可有效降低空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的振動響應。

單層柱面網(wǎng)殼穩(wěn)定性驗算公式——本文有計劃地對380例實際尺寸的單層柱面網(wǎng)殼進行了荷載-位移全過程分析,求得了它們的極限承載力。系統(tǒng)地考察了網(wǎng)殼幾何參數(shù)、初始幾何缺陷和荷載不對稱分布等因素對網(wǎng)殼穩(wěn)定性的影響。通過這種大規(guī)模參數(shù)分析的方法,較好地掌握了...

新型拉索一單層柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和參數(shù)分析——為了確定新型拉索一單層柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)從穩(wěn)定平衡狀態(tài)變?yōu)椴环€(wěn)定平衡狀態(tài)的臨界荷載和屈曲后性態(tài)，利用有限元分析軟件ansys建立梁單元、桿單元和索單元的組合有限元模型，采用弧長法對新型拉索一單層柱面網(wǎng)殼結(jié)...

單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化理論——本文介紹了一個可用于單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化算法,通過和已設(shè)計的工程對比及新工程設(shè)計實踐對比,本文介紹的算法具有應用簡單、節(jié)約用鋼量和造價、加快設(shè)計速度等優(yōu)點。

單雙層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)多點隨機地震響應研究——在采用虛擬激勵法的理論基礎(chǔ)上，采用改進的c-p隨機地震動模型對周邊雙層中部單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在多點地震激勵條件隨機地震響應進行分析，并編制了相應計算程序.通過對算例的計算分析指出：一致性輸入地震響應小于多...

對單層球面網(wǎng)殼進行了幾何非線性穩(wěn)定分析,利用一般空間梁單元的有限元分析,采用特征值屈曲分析預測結(jié)構(gòu)的理論屈曲強度,再以弧長法對結(jié)構(gòu)變形進行全過程跟蹤分析,求得極限臨界荷載。本文詳細分析了40m跨度施威德勒型鋁合金網(wǎng)殼在不同荷載作用下的穩(wěn)定性,以及不同支承條件、不同失跨比對穩(wěn)定性的影響。

以k8型單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為例,采用有限元分析軟件ansys進行建模和計算,對鋁合金網(wǎng)殼進行了幾何非線性穩(wěn)定分析,討論了矢跨比、荷載分布形式、初始缺陷和支承條件對網(wǎng)殼穩(wěn)定性承載力的影響。通過與鋼網(wǎng)殼比較,得到了一些關(guān)于鋁合金單層球面網(wǎng)殼穩(wěn)定性的結(jié)論,可為相關(guān)的工程設(shè)計提供參考。