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  • 简介:索承壳是基于单层球面壳和张拉整体体系的一种合理的新型杂交大跨空间结构.本文讨论了索承壳的结构组成、成形过程和受力原理,并结合一个工程实例,进行非线性有限元静力分析、特征值屈曲分析、非线性屈曲分析以及有初始缺陷的非线性屈曲分析,并与同样形式的单层壳结构进行比较,系统地研究了索承壳的受力特性.结果表明索承壳改善了结构的受力状态,增大了壳结构的强度、刚度和稳定性,有着很高的结构效能,具有跨越大跨度的潜力,应用前景广阔.

  • 标签: 索承网壳 静力分析 屈曲分析
  • 简介:建立了半刚性连接壳结构的有限元模型,推导了考虑节点柔性的三维梁单元刚度矩阵,并对单元的固端力做了修正.在此基础上编写了相应的用户子程序UEL,该程序可以对半刚性连接的壳结构进行节点位移和杆件内力的计算分析.算例验证了本文所提出的模型及所编程序的正确性,最后分别对单层和双层壳结构进行了半刚性节点分析,通过计算得到了一些有益于指导壳工程设计的重要结论.

  • 标签: 网壳结构 半刚性连接 有限元模型 静力分析
  • 简介:空腹壳是由平板型空腹网架演化而来的新型曲面空间网格结构,形式多样.为了解其中肋环型球面空腹壳结构在竖向静载作用下的力学性能,本文采用空间梁单元,在边界上、下弦节点均约束线位移时共计算了22个算例,讨论了矢跨比、壳厚度、网格圈数等参数对其变形和内力的影响.分析表明,肋环型球面空腹壳可看作是两个具有相同曲率中心的单层壳通过竖腹杆连接而共同工作,其矢跨比不宜小于1/6,壳厚度和网格圈数对结构力学性能的影响较小.本文还进行了这种结构与单层壳的对比分析,表明其具有良好的技术经济指标.

  • 标签: 球面空腹网壳结构 肋环型 有限元法 竖向荷载 静力性能
  • 简介:单层壳结构是缺陷敏感结构,经截面优化设计的单层壳结构对初始几何缺陷分布形式更加敏感.在多种缺陷分布形式下,对截面优化后的壳模型进行双重非线性整体稳定性分析,研究杆件截面取值与缺陷分布、结构极限承载力之间的关系.结果表明:截面优化寻优结果与初始几何缺陷分布有直接关系,增大缺陷较大处杆件截面能显著提高结构承载力;经截面优化设计的壳仅在其设计初始几何缺陷下稳定承载力满足设计要求,在其他缺陷下承载力均下降明显.本文对这一现象进行了深入的研究,并通过优化"杆件分组"的方式改进了由截面优化设计导致的结构稳定承载能力对缺陷分布的高度敏感性,提高了结构整体稳定承载力的鲁棒性,同时降低了结构的耗钢量.

  • 标签: 网壳结构 初始几何缺陷 截面优化设计 缺陷敏感 极限承载力
  • 简介:为研究杆件稳定、初始几何缺陷、几何非线性、材料非线性对某单层球面壳结构整体稳定性的影响,首;l己对结构进行线性屈曲分析得到屈曲模态和临界荷载,其次采用弧长法对结构进行非线性屈曲全过程分析,同时确定最不利初始几何缺陷分布模态,最后采用Newton—Raphson法对按此最不利缺陷分布的结构进行弹塑性屈曲全过程分析.计算表明:初始几何缺陷按最低阶屈曲模态分布的一致缺陷模态法町能不适用于大跨单层球面壳结构的稳定性分析;荷载不对称分布对结构的稳定性更为不利;初始几何缺陷和材料非线性对结构稳定性的影响较大.

  • 标签: 单层球面网壳 初始几何缺陷 非线性屈曲
  • 简介:施工误差、杆件的初偏差等不可控制因素必然导致壳结构具有一定的初始缺陷.初始缺陷及其随机性是影响结构稳定和承载力的重要因素.基于标准正交基的随机场展开法为理论基础,通过对随机初始缺陷相关结构的分解将其投影在结构屈曲模态正交基上.算例表明,本方法可以用较少的随机变量描述原随机缺陷场,从而全面高效地寻求初始缺陷的最不利分布形式,保证缺陷敏感性结构具有较高的安全可靠性,适用于大型工程结构的随机缺陷分析.

  • 标签: 网壳结构缺陷 随机场 弧长法 屈曲模态 标准正交基 正交展开
  • 简介:球面壳可以覆盖没有支柱的大空间,而且造型美观,近年来得到快速发展和广泛应用.在众多壳型式中,有一种新颖的外铺带肋钢板球面肋环型壳,在鞍钢、武钢等新型煤气柜工程中作为顶盖广泛使用.该结构特点是轻质、大跨,所以稳定性问题特别突出,必须对其进行稳定性分析.本文基于几何非线性有限元理论,借助弧长法,利用结构分析软件ANSYS,对考虑局部屈曲后强度利用的铺钢板肋环型壳结构进行全过程计算,绘制了结构的荷载一挠度曲线.通过对荷载一挠度曲线的分析,探讨了结构失稳的原因和屈曲过程,得到了一些有价值的结论.此外,对不同矢跨比及不同截面的铺钢板肋环型壳进行稳定分析,发现许多有规律的现象.这些结论和发现对工程设计具有一定的指导意义.

  • 标签: 网壳 钢板 稳定性 屈曲 极限荷载 几何非线性
  • 简介:采用变换荷载路径法,对某大跨度双层球面壳结构进行双重非线性屈曲及强度分析,研究其抗连续倒塌性能,并根据失稳及强度破坏准则探讨大跨度双层球面壳结构连续倒塌的失效机理.研究表明,双层球面壳结构冗余度较高,在使用荷载作用下结构8个节点的严重局部破坏都未引发其连续倒塌,本文中的双层壳结构直到受到3倍左右使用荷载时才发生连续倒塌破坏;通过不断加大结构所受荷载幅值,发现没有局部破坏的完整大跨度双层球面壳结构最终倒塌时发生失稳破坏,遭到轻微局部破坏的结构最终倒塌时是失稳和强度破坏的共同作用,遭受严重局部破坏的结构最终倒塌时发生强度破坏.

  • 标签: 双层球面网壳 连续倒塌 失效机理 变换荷载路径法 失稳破坏 强度破坏
  • 简介:不考虑交叉项的二次超曲面的响应面方法常用于工程结构的可靠性分析中,但在数学上无法证明该响应面构筑是否真实.本文通过对单层球面壳在竖向简谐荷载下可靠指标的分析,发现了给定失效指标和结构位移响应之间的关系,获得了是否需要考虑交叉项进行可靠性分析的量化指标.

  • 标签: 响应面法 交叉项 单层球面网壳 简谐荷载
  • 简介:本文提出微小初挠曲杆件的单元切线刚度矩阵。通过对随机计算所得临界荷载的分析,认为单层壳的临界荷载近似呈正态分布。在此基础上,本文给出求解随机几何缺陷下单层壳临界荷载的迭代方法。

  • 标签: 单层网壳 临界荷载 切线刚度 杆件 曲杆 基础
  • 简介:板锥索结构是一种新型的组合壳。本文在对这类结构有限元法分析的基础上,根据板锥壳结构的构成特点,应用超级元分析的基本思想,对这类结构进行了分析,给出了这类结构超级元分析基本公式。算例分析结果表明:与一般有限元法相比,超级元法大大节省了计算量,结点自由度可降二个数量级,具分析结果和有限元法基基吻合,为这类大跨空间结构应用微机分析提供了一种新的方法。

  • 标签: 板锥网索结构 超级有限元 空间结构
  • 简介:环向折线形单层球面壳的基本结构体系兼有单、双层球面壳结构的受力特性,且节点为铰接,是一种新型的静定空间桁架结构.为改善结构受力、满足构造要求,可在基本结构体系基础上增设内圈环杆.本文对内圈环杆加强的环向折线形单层球面壳结构进行了全跨、半跨荷载下的静力加载试验,并将试验数据与理论分析结果进行对比.分析结果表明:该结构具有良好的受力性能,试验数据与有限元分析结果之间的差异较小,理论分析正确.

  • 标签: 单层球面网壳 环向折线形 试验研究
  • 简介:内外双重张弦壳结构是一种新型的预应力结构体系,主要由单层曲面网格结构和空间索桁体系复合而成.为了对体系的形成过程进行安全控制,有必要对结构进行详细的施工模拟分析,确定出合理的张拉顺序和张拉力控制值.本文以乐清体育中心体育馆内外双重张弦壳结构屋盖为例,详细介绍循环迭代降温法在该索系找力分析的应用.文中利用找力分析得到的一系列温度数组对分阶段多批次分级预应力施工过程进行仿真模拟分析.分析结果表明:循环迭代降温法可以得到每级张拉所需索力施工张拉控制值.与一次张拉成型相比,采用分阶段多批次分级预应力施工方案,可以大大降低成本且满足工程精度要求.

  • 标签: 内外双重张弦网壳结构 找力分析 施工过程 仿真分析
  • 简介:针对动力荷载作用下单层球面壳结构考虑损伤累积效应的动力稳定问题,应用有限元方法进行了研究.建立了钢材考虑损伤累积的本构关系模型,并通过对动力时程计算时不同子步弹性模量和屈服强度的不断修正,获得了考虑损伤累积的单层球面壳的动力响应,进而对结构进行了动力稳定分析.结果表明,考虑了损伤累积效应的单层球面壳的动力响应增大,动力失稳的临界地震波峰值降低.

  • 标签: 损伤累积 单层球面网壳 弹塑性分析 动力稳定
  • 简介:为了改善多目标粒子群算法在结构多目标优化中的收敛精度和速度,提出了一种新型多目标算法——基于启发式粒子群算法和遗传算法的多目标杂交算法(MHGHA).以双层壳结构为研究对象,对其在地震作用下的时程响应进行分析,以结构节点最大位移最小化和结构质量最轻化为目标进行多目标优化设计,并与经典算法进行对比.结果表明,杂交算法的收敛精度更高,同时能够实现复杂空间结构多目标优化.

  • 标签: 双层球面网壳 启发式粒子群算法 多目标优化 时程分析 收敛精度
  • 简介:弹性曲弯壳结构不同于常规形式的空间壳结构,具有特殊的建造方式.本文对这种特殊空间壳结构的找形分析和承载设计过程进行了研究,对其设计中的材料选择条件、建造过程中的顶升找形特征以及承载计算中的杆件曲弯影响进行了深入的分析探讨.

  • 标签: 曲弯网壳 找形 缺陷
  • 简介:讨论恒载和地震作用下单层壳的屈曲强度.单层壳由安装在刚性基础(如钢筋混凝土结构)的简支座支承.首先,介绍了线性屈曲荷载的近似计算公式,并讨论了该公式的精确性.接着,评价了基于线性屈曲分析的折减系数,并根据荷载峰值提出计算公式以估计导致坍塌的地震强度.然后,对比分析了分别采用有限元分析和采用修正邓克利公式的弹-塑性屈曲荷载.最后,讨论了对本文所提出的修正邓克利公式的评价方法.结果显示,有限元分析的结果高于修正邓克利公式所给结果,而且可很容易地采用修正邓克利公式计算屈曲荷载.

  • 标签: 单层网壳 屈曲强度 恒载 地震作用 评估
  • 简介:索撑壳是一种新型的空间结构形式,主要应用于大跨度玻璃采光顶结构中,本文对-40m跨度的椭圆抛物面索撑壳结构进行了稳定全过程分析,考察了荷载的不同分布形式、不同索预张力以及不同截面等因素对索撑壳结构稳定承载力的影响.通过对计算结果的对比分析,初步了解了索撑壳结构的基本力学性能,为进一步将索撑壳结构推向工程实践奠定了基础

  • 标签: 索撑网壳 表面平移法 稳定性 极限承载力
  • 简介:形如深圳大运会体育馆的单层折面壳结构其基本构形的铰接体系为空间静定桁架结构,为改善该类单层折面壳的受力性能、提高结构刚度,可在基本体系的基础上增设若干道环杆.对铰接单层折面壳结构基本体系及环杆加强体系进行进行了全跨、半跨荷载下的静载试验及动力特性试验,并将试验实测数据与理论分析结果进行了比较分析.结果表明,实测数据与理论分析之间差异较小,模型设计和试验方法合理,理论分析方法正确.

  • 标签: 单层折面网壳结构 基本体系 环杆加强体系 试验研究
  • 简介:正交索结构作为屋盖支承体系有着广泛的应用,属于一种柔性结构,对外荷载的作用比较敏感.非线性自振特性的研究对于正交索结构在风荷载作用下的响应分析具有重要意义.本文考虑温度变化及几何非线性影响,采用连续化理论导出了正交索结构非线性振动方程.通过Galerkin原理,将偏微分方程转化为常微分方程,并采用改进的L-P法对常微分方程进行了求解.结合算例讨论分析了温度变化、振幅等因素对正交索结构非线性振动的影响.算例表明,正交索结构固有频率随着温度的升高而减小,自振频率密集,具有较强的非线性,其自振频率随着振幅发生变化,其非线性振动呈现“硬弹簧”特性,正交索结构的非线性自振频率高于线性频率.

  • 标签: 索网结构 温度 非线性 振动