K8型单层球面网壳非线性动力稳定分析

以K8型单层球面网壳为研究对象,依据非线性有限元理论,分析了K8型单层球面网壳的几何非线性动力稳定性。在数值分析过程中,利用比例法调整地震作用的峰值加速度,采用B-R准则判定结构的动力稳定临界荷载。通过分析,对K8型单层球面网壳在竖向地震荷载作用下的动力稳定性能有了较全面的了解。     

风雪荷载作用下柱面网壳结构的动力倒塌分析

动力倒塌分析是空间结构研究的重要课题之一。动力失效破坏临界风速是网壳结构抗风雪设计的重要依据。本研究基于非线性有限元理论和弹塑性动力响应时程分析理论,模拟了具有时空相关性的随机风速时程曲线,考虑了均布雪荷载在网壳表面的不同分布,建立了三向网格单层柱面网壳结构有限元模型。对比分析了在不同均布风雪荷载组合作用下网壳结构整体稳定性的影响,结果显示,单层柱面网壳在迎风面有雪荷载作用时的失效破坏临界风速最小,而在背风面有雪荷载作用时的失效破坏临界风速最大。     

考虑下部支承结构的单层球面网壳的动力稳定分析

在对大跨度单层球面网壳进行设计和分析时,动力稳定性是主要的控制因素。本研究将上部的单层球面网壳与下部支承结构作为整体,研究结构在地震荷载作用下的动力稳定性。在分析计算时,考虑了网壳的初始几何缺陷以及几何非线性和材料非线性;研究了下部支承结构的刚度对网壳动力稳定性的影响以及杆件的塑性发展过程。计算结果表明:下部支承结构的刚度对网壳动力稳定性的影响起着非常重要的作用,在对网壳进行地震分析或动力稳定分析时,应将上部的网壳与下部支承结构作为整体进行分析。     

单层柱面网壳结构风振系数及其参数分析

风荷载作用是网壳结构设计中的主要荷载之一。本文利用线性自回归过滤器法模拟了具有时空相关性的随机风速时程曲线,利用有限元方法对3向网格单层柱面网壳进行了三维风振响应时程分析,系统考虑了矢跨比、长宽比、平均风速等参数对结构风振特性的影响,得出该类结构在上述参数下位移风振系数和内力风振系数的变化规律,并回归出计算公式,为单层柱面网壳的实用抗风设计提供一定参考。     

带边桁架单层柱面正交异型网壳的静力特性分析

单层柱面正交异型网壳是一种新型的网壳形式，利用空间杆系有限元法，针对采用边桁架支撑的单层柱面正交异型网壳，进行内力计算，分析其在不同边界约束条件下的静力特性，并与采用拱形圈梁支撑下的网壳进行比较，为结构造型及工程设计提供依据。     

考虑杆件缺陷单层网壳动力稳定分析

网壳结构的动力稳定分析是空间结构研究的重要课题之一,目前在网壳结构动力稳定分析中大多没有考虑杆件缺陷对结构动力稳定性能的影响。本研究在考虑节点初始几何缺陷的基础上,采用多段梁法形成初始弯曲来模拟杆件初始缺陷,并以K8型单层球面网壳为例系统分析了在三向地震作用下考虑杆件缺陷的单层球面网壳结构动力稳定特性,以及杆件缺陷对网壳结构整体稳定性的影响。结果表明:考虑杆件缺陷的网壳会较大降低结构的稳定承载力,其中单元的精细划分影响显著。     

撞击荷载下支承结构与上部网壳整体动力响应

研究撞击荷载作用下部支承结构对上部网壳结构工作性能的影响是网壳结构抗撞防灾分析的重要问题。利用非线性有限单元法和动力时程分析理论,建立重型车辆侧向撞击作用下钢柱支承结构与单层球面网壳整体动力响应分析数值模型。考察了下部支承钢柱和上部网壳结构在撞击荷载作用下的整体动力响应过程及特点,分析了支承钢柱抗侧刚度、撞击荷载峰值和撞击点数等因素对整体结构在撞击荷载作用下的协同受力和空间工作性能的影响。研究结果表明:除与被撞击钢柱及其相临网壳杆件发生塑性变形外,结构整体基本处于弹性状态,未发生动力失稳现象,其强度和稳定性要求在整体上仍均能满足要求,说明在重型车辆撞击作用下支承结构与上部网壳结构具有良好的抗撞击性能和整体工作性能。     

刚度对单层叉筒网壳结构的几何非线性稳定的影响

本研究利用非线性有限元方法,对4点支承的单层柱面叉筒网壳进行几何非线性稳定全过程分析。通过配置不同截面杆件以改变结构的刚度,对比分析了结构刚度不同时的静力稳定临界荷载和失稳区域。分析得出结构的主肋刚度越大静力稳定性不一定越好,单层叉筒网壳结构的主肋杆件与其它杆件应合理匹配。     

不同积雪模式下球面网壳风致动力稳定分析

大跨度空间结构对风雪荷载十分敏感,风雪荷载作用下动力失稳临界风速的确定是网壳结构抗风雪设计的关键。为了研究风雪荷载共同作用下球面网壳的动力响应特性,通过建立K8-8型单层球面网壳有限元模型,利用MATLAB程序获取随机风速时程曲线,分析了不同支座形式和雪荷载不同分布情况对球面网壳整体稳定性的影响。结果表明:加强支座约束有利于提高球面网壳整体抗风性能,迎风面最外两环布置均布雪荷载较全跨均布雪荷载和半跨均布雪荷载所确定的动力失稳的临界风速更低,为最不利雪荷载布置。     

单层柱面正交异型网壳的动力特性研究

结构的动力特征值是抗震设计的主要依据。本研究应用有限元方法,对支承于刚性边梁的柱面正交网壳的动力特性进行分析,计算了不同边界条件下结构的自振频率及振形。通过对动力特性的分析,得出了一些对柱面正交异型网壳抗震设计有用的结论。     

时间迭代步长对单层网壳非线性动力分析的影响

在进行地震作用下网壳结构的非线性动力分析及动力稳定分析过程中,不同的计算时间迭代步长对网壳的动力响应有着很大的影响,进而影响到动力稳定临界荷载的判断。针对两个网壳实例就时间迭代步长对其非线性动力响应的影响进行分析比较,在兼顾计算精度及计算量的基础上,提出了针对此类结构非线性动力分析时间迭代步长的选取建议。     

大直径拱顶储罐网壳强度计算与结构改进

目前国内大型拱顶储罐的最大直径已达60m,其罐顶网壳强度校核多采用有限元计算软件。为计算简便,通常将网壳边界条件进行简化处理,忽略罐壁顶部变形对网壳结构的影响。对比介绍了各类单层球面网壳,总结了单层球面网壳基本设计原理,并以某设计院设计的拱顶罐为工程背景,采用有限元软件ANSYS建立拱顶网壳和罐壁一体的储罐模型。分别对拱顶储罐在静载、静载＋风载、静载＋均匀动载、静载＋均匀动载＋风载共4种载荷工况下罐顶网壳结构强度进行计算分析,并依据计算结果,提出将环板和肋板建于罐壁顶部的改进方案。对改进后的设计模型进行静载＋均匀动载和静载＋均匀动载＋风载这两种工况下的仿真计算,结果表明：改进后的拱顶储罐结构受力更合理,承载能力更强。（图17,表4,参]6）     

单层叉筒网壳结构的几何非线性稳定矢跨比优化

本研究利用非线性有限元方法,对4点支承的柱面单层叉筒网壳的几何非线性稳定全过程进行分析。通过对不同矢跨比网壳的失稳前后全过程曲线的对比分析,研究了矢跨比对该种网壳结构稳定性的影响,并得出了较优矢跨比。     

加筋壳体结构分析

作者用半解析有限条法分析了加筋圆柱壳。将壳体沿轴向划分为大单元、环向的力学量和几何量均展为正交系的级数形式,轴向采用多项式位移函数,与一般有限元法比较,该方法能以少得多的单元获得较精确的结果。     

矩形加筋圆柱壳轴压屈曲承载力优化

针对薄壁圆柱壳结构在轴压作用下容易发生屈曲失稳的问题,采用有限元分析软件ANSYS提供的APDL进行二次开发,建立加筋圆柱壳结构的优化模型,采用序列线性规划法对蒙皮厚度和加筋尺寸进行优化。将优化后的力学性能与等体积无加筋圆柱壳承载力的数值解及解析解进行比较,得到加筋圆柱壳的合理布筋,以及7种纵向和环向加筋数量算例的优化结果。结果表明:在加筋比较稀疏或比较密集的情况下,优化后圆柱壳的承载力相对于等体积无加筋圆柱壳基本没有提高;而加筋数量比较适当时,优化后圆柱壳的屈曲承载力比等体积无加筋圆柱壳的屈曲承载力最大提高了约50%。加筋布置方案及优化的尺寸结论对加筋柱壳设计具有参考价值。