大跨屋盖结构风致振动的时程分析方法研究

以株洲体育中心大跨屋盖为背景,基于刚性模型测压试验的脉动风荷载时程,以大型通用有限元分析软件ANSYS为平台,采用编程和软件接口,进行了大跨屋盖结构风振响应时程分析计算.研究表明:风洞试验所得的脉动风荷载时程数据,可直接反映出大跨屋盖结构响应的时程,其结果是可行的、有效的,同时精确的时程分析还可以作为其它计算方法的比较依据.     

大跨钢结构施工过程的数值跟踪和图形模拟

建立了大跨悬臂预应力钢结构施工过程跟踪的数值分析模型 ,提出了在施工过程数值跟踪中对新增杆件节点定位、索段伸缩等问题的处理方法 ,介绍了施工过程数值跟踪的图形化模拟途径和技术 .经与实际工程现场测试结果比较 ,证明该方法具有较好的计算精度和很强的实用性     

大跨屋盖结构风荷载的数值模拟研究

以株洲体育中心大跨屋盖结构为背景,采用CFD数值模拟方法,模拟了大跨屋盖表面风荷载,并与大跨屋盖结构风振时程响应进行了分析比较.结果表明:采用CFD方法模拟的大跨屋盖结构表面平均风荷载与风洞试验结果比较接近,说明该法是比较精确的,所提供的体育馆及游泳馆屋面的体形系数可以提供为结构设计参考.     

大跨屋盖结构位移风振系数研究

以株洲体育中心大跨屋盖结构为背景,基于刚性模型测压试验的脉动风荷载时程,通过有限元方法在时域内对大跨屋盖结构进行了分析,研究了不同情况下结构的位移风振系数及其变化规律,并与荷载风振系数进行了比较.结果表明:与荷载风振系数不同,大跨屋盖结构位移风振系数对位置以及阻尼比的变化不敏感,且结构整体的几何非线性对结构的荷载风振系数和位移风振系数影响相对均较小.在计算风振系数时,可以荷载风振系数为主,位移风振系数作为前者的补充.     

大跨屋盖结构荷载风振系数研究

以株洲体育中心大跨屋盖为背景,基于刚性模型测压试验的脉动风荷载时程,通过有限元方法在时域内对大跨屋盖结构进行分析,研究不同情况下结构的荷载风振系数和位移风振系数及其变化规律.研究表明:在同一风向角下,大跨屋盖结构的荷载风振系数对位置变化较敏感,偏于安全可以取荷载风振系数较大值,同时屋盖悬挑前缘节点荷载风振系数值较大.     

大跨机库屋盖结构原型的静力实验

以某机库(100+150)米多级钢桁架屋盖原型为研究对象,采用有限元MIDAS软件建立了整体有限元模型,以悬挂设备和温差为荷载工况,对该大跨钢桁架空间结构进行了现场原位试验.根据试验数据与有限元分析结果的比较,分析了该结构的受力机理.结果表明,多级钢桁架的结构形式能很好满足结构跨度、负荷、屋面荷载悬挂设备运行等方面的要求,结构有较高的安全裕度,研究结果可为进一步评价该类结构可靠性、合理性以及工程设计提供依据.     

大跨屋盖结构风效应的风洞试验与原型实测研究

以广州国际会展中心为工程案例,进行了刚性模型风洞试验和有限元模态分析,在此基础上计算了屋盖的风致位移响应,结果表明,对于屋盖风振响应影响最大的因素是结构的基阶振型,其次才是风荷载;随着阻尼比的增加,位移响应谱的共振峰得到了有效平抑,峰值位移响应也随之减小.基于现场实测,提出功率谱点积识别大跨屋盖结构竖向整体振动固有频率的方法,并与有限元计算结果进行了对比分析,实测得到的前4阶固有频率与振型均能与有限元模型较好吻合,其中基阶固有频率的相对误差仅为0.3%,证明了该方法的有效性.     

琼海市体育场钢结构屋盖健康监测方案

琼海市体育场钢结构屋盖呈椭圆形平面，长轴为260 m，短轴为218 m，其主体结构为罩棚结构-空间结构体系.为了确保该体育场在全寿命服役期内安全，提出了琼海市体育场屋盖结构的健康监测方案.首先，使用Midas Gen有限元软件对体育场钢结构屋盖典型构件进行了力学分析，得到特定工况下结构的应力分布和位移情况.在力学分析的基础上，从荷载与环境、结构整体及局部响应方面出发，选定了应变、位移、加速度、风向风速等监测项目并进行传感器选型和监测点位的布设.通过该方案，可对体育场钢结构屋盖进行安全预警，及时了解屋盖结构的状况，为体育场正常运营提供可靠保障.     

空间钢结构平板支座节点形式研究

某工程屋盖结构采用对角线交叉梁系空间结构,结构的支座因全部铰接下所受剪力过大而采用支座底板开椭圆孔允许结构沿推力方向产生线位移的设计方案,并进行“两阶段”施工,即在结构自重作用下不紧固支座固定螺栓,以放松该部分荷载在支座处产生的位移;随后紧固各支座固定螺栓,结构使用时支座仅承担活荷载作用产生的位移.计算分析与工程应用表明,该支座节点构造简单,施工方便,对于更大跨度,更大吨位的钢结构,都有一定的适用性.     

钢结构屋盖风振计算的软件实现

钢结构屋盖的荷载风振系数和风压计算具有庞大的工作量.综合考虑水平风和竖向风的作用,应用频域法对屋盖结构风振特性进行了分析,编制了可以与结构有限元计算软件衔接的考虑多阶模态组合的风振风压计算软件.经实例分析验证,大大提高了设计的效率和精度,效果良好.     

几何非线性空间杆系有限元程序开发

介绍了大型管桥的实际情况以及开发几何非线性空间杆系有限元程序的必要性,论述了大型管桥需要考虑的几种非线性因素,同时分析研究了几何非线性空间杆系有限元程序的编制理论依据,最后根据研究成果编制了程序,并用两道算例验证了程序的正确性,说明编制的程序能应用于大型管桥的计算与分析。     

索穹顶结构非线性分析的曲线索单元有限元法

针对目前在国内外引起广泛关注的大跨度索穹顶结构建议的了一种五节点曲线索单元有限元法，利用四次多项式作为位移插值函数，由应变的定义建立了可以考虑任意高阶位移影响的非线性应几何关系，从非线性弹性理论出发并基于Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ坐标推导了胡限元基本方程，进行了实例计算。     

大型电除尘器底梁及支架的有限元分析

根据某型号电除尘器钢结构主要部件底梁及支架的结构特点,利用大型通用有限元分析软件I DEAS,建立其实体装配模型和有限元模型,并对底梁和支架进行了静力学的有限元分析,研究了在各种载荷的共同作用下底梁和支架结构应力(应变)以及位移(变形)情况。结果表明,应用I DEAS软件分析计算具有较高的精度,所建立模型和采用的计算方法合理,可进一步用于电除尘器钢结构的优化设计。     

型钢混凝土桁架节点的非线性数值模拟

利用有限元分析软件ANSYS对某工程的大跨度型钢混凝土桁架转换层节点进行了实体非线性数值模拟,得到了按整体模型逐层顺序分析所得节点处各构件内力作用下型钢混凝土节点的应力分布和变形性能。施工阶段对节点的监控结果表明,现场实测结果与非线性条件下数值模拟分析结果吻合较好,可为此类构件的节点设计及其性能分析提供理论参考。     

Software Practicalization for Analysis of Wind-Induced Vibrations of Large Span Roof Structures

Wind loads are key considerations in the structural design of large-span structures since wind loads can be more important than earthquake loads, especially for large flexible structures. The analysis of wind loads on large span roof structures (LSRS) requires large amounts of calculations. Due to the combined effects of horizontal and vertical winds, the wind-induced vibrations of LSRS are analyzed in this paper with the frequency domain method as the first application of method for the analysis of the wind response of LSRS. A program is developed to analyze the wind-induced vibrations due to a combination of wind vibration modes. The program, which predicts the wind vibration coefficient and the wind pressure acting on the LSRS, interfaces with other finite element software to facilitate analysis of wind loads in the design of LSRS. The effectiveness and accuracy of the frequency domain method have been verified by numerical analyses of practical projects.     

高强超薄壁冷弯型钢屋架承载性能及设计方法研究

基于三榀厚度小于2 mm、屈服强度550 MPa的高强超薄壁冷弯型钢屋架模型结构的承载力试验,观测这类低层住宅建筑常用屋架结构的破坏模式,得到其极限承载能力.采用通用有限元软件,建立该屋架结构考虑材料和几何非线性的分析模型,进行屋架结构非线性稳定分析,得到与承载力试验结果相一致的破坏模式.在此基础上,研究屋架结构内力分析的合理计算模式,提出屋架构件的建议设计方法,并对屋架的屋脊节点板构造提出了合理的局部加强改进方案.     

双曲索网结构施工张拉成形数值模拟分析与试验验证

针对双曲索网结构独特的结构形式和复杂的施工方法,基于索结构非线性有限元理论提出了双曲索网结构张拉施工的数值计算方法,开发了施工过程分析软件.以国内首例双曲索网结构体系--中国航海博物馆双曲索网幕墙体系缩尺模型为例,对2种不同的张拉方案进行了数值模拟分析.并通过缩尺模型试验对索网结构的施工方案进行了张拉试验,模型试验验证了索网张拉完成以后的形态满足设计要求,试验结果证明了数值计算的可靠性和合理性,可以通过数值计算方法对实际结构的施工张拉进行仿真分析.通过对数值计算结果和试验结果的分析,提出了合理的施工张拉方案.     

基于软件工程的层壳非线性有限元分析建模

对于非线性复合材料层合板壳的有限元分析,关键在于如何根据结构分析的特点构造其数学模型。按一次板壳理论,以四边形四节点单元为例,介绍了其数学建模的过程与方法,导出了层合板壳有限元分析模型,并给出了基于软件工程的计算机逻辑模型。     

大型钢结构施工全过程数值分析的三维可视化

采用了基于三维真实感图形学的OpenGL图形技术，建立了面向非线性有限元空间结构数值分析的接口，设计和实现了施工过程数值分析结果的三维可视化软件——大型钢结构施工全过程跟踪仿真软件．软件的仿真结果具有三维真实感，提供轴线模式、内力模式、截面模式、真三维模式等多种显示模式，以及起吊、悬臂拼装、滑移、张拉、整体卸载等多种施工模式的仿真．软件提供交互观察和查询功能，仿真结果的几何及力学指标均真实准确，效果直观．软件已成功地模拟了卢浦大桥和北京奥运主场馆工程的施工全过程．     

酸浸及萃取对高铁铝土矿中有价元素分离特性的影响

研究了采用分步酸浸工艺处理高铁铝土矿新工艺中,低温酸浸过程主要工艺条件对矿物中铁、铝、钪等有价元素走向的影响,以及酸浸液后续萃取分离过程特点。结果表明：低温酸浸过程可实现矿物中的铁、铝分离,在浸出温度100℃、浸出时间60min、液固比20∶1、搅拌速率500rpm、粒度-0.055mm、硫酸浓度20%的低温酸浸条件下,矿物中的铁浸出率可达95%以上,钪的浸出率可达50%以上,铁、铝酸浸分离系数可达到80左右,浸出液可通过多级循环后萃取的方式提取其中的钪,在适宜的萃取条件下,钪的提取效率可达99%以上。