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。     

强震作用下双层球面网壳结构非线性动力响应分析

针对大跨网壳结构的动力特性,提出了在强烈地震作用下双层球面网壳结构的非线性分析和结构动力稳定性判别方法.单元模型中考虑几何非线性和材料非线性的双重影响.分析时,以静力荷载作用下的受力状态作为时程分析的初始状态,采用B-R判断准则确定其临界荷载,通过加速度峰值-结构最大位移曲线来判别结构的动力稳定性,据此找出其动力失稳临界点及破坏规律.通过算例验证了本文方法的有效性.分析结果表明,双层球面网壳结构考虑双重非线性是必要的;一致缺陷模态对结构承载力的影响比振型模态缺陷的影响大.     

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。     

爆炸荷载作用下型钢混凝土柱动力响应分析

利用有限元软件ABAQUS,对型钢混凝土柱在爆炸荷载作用下的动态响应进行分析。研究表明,不同柱端约束条件下,柱的响应曲线有很大区别,两端固结约束与一端固结约束相比,可以显著降低柱振动位移;适当提高配箍率和提高型钢截面可以提高型钢混凝土柱的延性,可以较好地减少柱端位移幅值和对柱的破坏程度,从而提高其防爆性能。     

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。     

爆炸荷载作用下钢筋混凝土板的动力响应分析

基于大型有限元软件ABAQUS对钢筋混凝土板在爆炸荷载作用下的动力响应进行数值模拟,同时与钢板在爆炸荷载作用下动力响应特性进行对比分析,研究结果表明,在爆炸荷载作用下,钢筋混凝土板与钢板响应特性有着明显的不同,与钢板相比,钢筋混凝土板变形恢复能力很差,达到位移最大值后仅有很小恢复,延性较钢板差,耗能能力较弱,因而钢筋混凝土板在爆炸冲击荷载下容易发生较大位移而产生脆性破坏;适当提高钢筋混凝土板板厚和配筋率,可以显著降低其位移幅值,使混凝土延性得以提高,从而加强其防爆性能;钢筋本身材料性能的变化对钢筋混凝土结构的抗爆性能影响很小。     

考虑杆件屈曲的单层球面网壳结构矢跨比优化

矢跨比对单层球面网壳结构的刚度、整体稳定性及失稳区域有很大影响。本研究利用非线性有限单元法,对4种不同矢跨比的单层球面网壳结构进行非线性稳定全过程分析。通过对考虑不同位置处的杆件屈曲与无杆件屈曲情况下的极限荷载、失稳区域的对比,研究了矢跨比对考虑杆件屈曲的单层球面网壳结构整体稳定性的影响,可为单层球面网壳结构合理选择矢跨比提供理论依据。     

施威德勒型球面网壳结构风振响应分析

利用线性自回归过滤器的模拟技术对考虑时间和空间相关性的风场进行模拟,对施威德勒型网壳结构(考虑3种矢跨比1/8、1/5、1/4)进行了水平风作用下的风致振动响应分析。对风振响应的变化规律及其受矢跨比的影响进行了总结。计算了结构的位移和内力风振系数,初步得出施威德勒型球面网壳结构的位移和内力风振系数可统一取为3.0。     

单层柱面正交异型网壳的非线性动力稳定全过程分析

单层网壳的稳定性能是该种结构设计的主要控制因素,动力稳定是单层网壳稳定性能的主要组成部分。该文利用非线性有限元理论,对单层柱面正交网壳在地震荷载作用下的动力稳定全过程进行了分析。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。通过分析对单层柱面正交网壳的动力屈曲前后过程有了一个较为全面的了解。     

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。     

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。     

局部双层网壳结构的静力特性分析

对局部双层网壳分别采用完全刚节点、安全铰节点，单层处采用刚节点，双层处采用铰节点，单双层连接处杆件一端刚接一端铰接的3种计算模型，利用Anasys5.5程序对其静力特性进行分析，以便确定一种较为合理的结构形式，所得结果可为类似结构设计提供依据。     

局部双层网壳几何非线性分析

根据梁－柱单无非线性有限元理论，采用弧长法与修正Newton-Raphson法相结合的迭代法，编制了网壳结构几何非线性分析程序，对不同矢跨比下单层网壳和局部双层网壳的静力稳定性能进行分析比较。所得结果可为类似结构设计提供依据。     

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。     

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。     

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）     

混凝土薄壳球形水窖结构的优化设计

【目的】分析球形水窖空间结构的应力分布情况并进行几何尺寸优化,避免建设者根据经验来确定球形水窖的厚度、构造及混凝土标号,以节省建窖材料,同时防止应力不足而发生破坏。【方法】利用基于ANSYS平台新开发的窖体有限元分析软件,对实际中窖壁厚度为4和11 cm的混凝土薄壳球形水窖进行空间结构应力分析,同时以水窖耗材量最小为目标函数,以许用应力和变形量为约束条件,对其进行几何尺寸优化。【结果】计算得出窖壁厚度为4和11 cm的水窖最大拉应力分别为1 380.00和447.31 kPa,最大压应力分别为5 153.20和1 896.70 kPa;优化出空窖不利工况下容积为20,30和40 m3的球形水窖窖壁最佳厚度,即栗钙土地区分别为0.051,0.061和0.065m,黄土地区分别为0.050,0.059和0.062 m。【结论】经软件优化计算后的球形水窖结构,既能满足强度和刚度的要求,同时也最大限度地节约了材料用量;利用新开发的窖体结构优化分析软件,能够对球形水窖进行空间应力分析与结构优化,可以作为球形水窖设计软件。