强震作用下带屈曲约束支撑的K型网壳整体结构性能分析

以K6型网壳为研究对象,考虑网壳支承结构的弹性效应,并在支承结构中设置屈曲约束支撑(BRB),考虑在9度区强震作用下,通过不同的屈曲约束支撑布置方式对结构进行动力弹塑性分析.结果表明,在考虑整体网壳支承结构共同工作时,结构主要节点位移和杆件内力响应都有所减小;网壳上部结构设置屈曲约束支撑能够有效降低节点位移和杆件内力响应;考虑上部和下部设置屈曲约束支撑共同工作对于K6型网壳减振耗能有很好的效果.     

一种水上电动飞机支撑结构分级优化方法

针对某水上电动飞机浮筒支撑杆稳定性和装备预留空间的问题,分别从拓扑,尺寸,形状3个方面进行分析,设计一种轻量化且有良好气动外形的支撑结构.首先在已有飞机载荷与设计区域大小的情况下,基于拓扑优化方法对支撑架的包络空间进行迭代计算,得到最优传力路径,获取合理的节点位置和杆件连接方式.其次在ANSYS和iSight中采用多岛遗传算法对杆件截面尺寸参数进行联合优化,得到各个截面的最优尺寸,最终获得的结构形式既满足强度要求,且与原结构重量相比减轻了13.6％;最后通过"翼型"整流罩结构的使用减小杆件的阻力值,降低桁架结构对飞机气动性能的影响.新方案旨在为水上飞机支撑架设计提供一种新思路,也为相似的类桁架结构优化提供理论依据和技术支持.     

浅议预应力网架结构的单元杆件和节点的设计

本文首先分析了预应力网架结构体系预应力的建立和作用机理,然后从杆件、螺栓截面、单元内节点、支座节点等方面出发探讨了预应力网架结构的单元杆件和节点的设计要点。     

弦支穹顶局部环索断索动力冲击效应试验

针对弦支穹顶结构在使用过程中可能遇到的环索断索问题,对弦支穹顶模型开展了局部环索断索动力冲击效应试验.通过对比环索不同初始预应力和不同索撑节点约束条件下的断索动力冲击效应,得到了局部环索断索对结构杆件内力和位移的影响及其规律.试验结果表明:断索点附近的杆件受到断索的影响会发生一定的运动和震荡,其内力也会发生波动,且索力越大、节点约束越弱,波动幅度越大;当索撑节点处无约束时,局部断索会引起结构整体的剧烈震动,且拉索在索撑节点处会发生较大的滑移,造成整圈环索内力大幅降低,严重影响结构安全;对于弦支穹顶结构,杆件内力的动力放大系数与结构杆件类型、位置、环索初始预应力水平、节点约束等均有关,需通过试验研究或动力分析等方法来准确获得.     

单层球面网壳新型减震体系整体性能研究

选用60m跨度的空间k6型网壳考虑下部结构和不考虑下部结构两种计算模型进行动力时程分析,讨论两种模型在地震作用下抗震反应的差异,分析不同柱高度参数对网壳结构整体性能的影响,并对考虑下部结构模型布置4种约束屈曲支撑方案进行动力分析。结果表明,单层网壳下部结构的共同作用影响了网壳杆件受力变化规律,不同下部结构对网壳壳体的影响范围也相应变化;网壳下部结构柱高度对网壳结构整体刚度影响较大,柱越高网壳结构整体刚度削弱就越明显;约束屈曲支撑能够有效地控制网壳节点位移响应,效果明显,合理布置约束屈曲支撑有效吸收地震能量,减小网壳结构的地震响应。在考虑下部结构模型布置4种约束屈曲支撑方案中,方案2对主肋节点的水平和竖向位移均有较好的控制效果,主肋节点减震系数达到0.75。     

矮寨悬索桥整体节点杆件制造技术

本文通过对矮寨悬索桥整体节点杆件的结构特点及制造难度分析,介绍了整体节点杆件制造的工艺要点及杆件精度控制措施,有效保证了产品的质量、提高了生产制造效率。对同类型杆件的制造提供了参考。     

节点刚度对铝合金板式节点网壳稳定性能的影响

本文提出了考虑铝合金板式节点半刚性的杆件单元力学模型,建立了考虑铝合金板式节点试验弯矩-转角曲线关系的网壳结构数值模型,并通过数值算例进行验证.数值计算结果表明,铝合金板式节点半刚性特性显著降低了网壳结构的承载力.进一步的参数分析表明,结构跨度对网壳稳定承载力的影响最大,荷载分布模式和支撑条件对网壳稳定承载力的影响较小.     

单层石墨烯力学性能尺寸效应的有限元分析

本文采用杆件系统模拟单层石墨烯结构,其中石墨烯的碳-碳共价键视为杆件,碳原子视为杆件之间的连接点。基于杆件系统的有限元方法,计算出单层石墨烯的杨氏模量、剪切模量和泊松比等力学性能参数。在此基础上,构建尺寸从小到大的8个单层石墨烯计算模型,求得各种尺寸下杨氏模量、剪切模量和泊松比等力学性能参数。通过分析这些力学性能参数随着尺寸变化而变化的结果,研究单层石墨烯力学性能的尺寸效应。数值算例表明,在小尺寸下扶手型和锯齿型单层石墨烯力学性能的尺寸效应显著,而随着计算模型尺寸的增大,尺寸效应出现弱化;并且相同尺寸的情况下,扶手型单层石墨烯的杨氏模量和剪切模量总是大于锯齿型的相应量。     

防屈曲耗能支撑在三层斜放四角锥网架中的应用分析

采用空间结构设计软件MST2011建立周边中弦简支的正方形大跨度三层网架结构模型,并导入SAP2000中。利用大型有限元分析程序SAP2000V14.1,对防屈曲耗能支撑在大跨度三层网架结构中的减震效果进行探究。对网架结构中不同位置处的杆件用防屈曲支撑进行替换,在不同的替换方案下对结构进行动力时程分析。比较不同替换方案下关键杆件及关键节点的动力响应。得出较优的替换形式,为超大跨度三层网架结构的耗能减震设计提供参考。此外对结构不同部位的动力响应也作了分析。     

铝合金网壳结构盘式节点受力性能有限元分析

本文以铝合金盘式节点试件受跨中集中荷载作用的静力加载试验数据为基础,利用ABAQUS对3种不同尺寸的铝合金盘式节点进行了非线性有限元数值分析,并对盘式节点与刚性节点的受力性能进行了对比.分析表明:节点受跨中集中荷载作用时,作用在节点盘上的力通过螺栓群的作用传递给杆件,试件对向工字型杆件上、下翼缘最后排螺栓孔处及与之相接的腹板底部先形成塑性区,杆件下翼缘螺栓孔处由于开孔削弱截面,发生显著塑性变形而被拉断,节点破坏模式与实际试验破坏模式相同;节点强度达理想刚性节点的80.68%~86.42%,刚度达理想刚性节点的60.10%~67.73%,应力分布相似.基于上述静力试验和有限元分析结果,铝合金盘式节点在工程设计和计算中可作为半刚性节点,具有足够的工程强度和刚度.     

基于多尺度模型的单层球面网壳结构静力稳定性分析

网壳等大跨度空间结构在实际工程中得到广泛运用,静力稳定性是结构安全分析的重要内容之一。为研究静力荷载作用下网壳结构的稳定性,以单层球面网壳结构为研究对象,基于多尺度有限元建模方法,通过分别采用薄弱区域节点细化模型、薄弱区域杆件细化模型和全梁单元模型对结构在静力荷载作用下的稳定性进行分析。结果表明,杆件细化与节点细化的多尺度模型可以跟踪杆件的局部凹陷和节点变形等,更接近实际,在结构静力稳定性的数值模拟方面具有更高的准确度。     

桁架材料和结构组合多目标优化设计

同时为桁架的每个杆件确定最为合适的材料和结构尺寸属于桁架材料和结构组合优化问题．提出一种桁架材料和结构组合多目标优化的方法．为材料分配唯一的标识编码，把杆件所用材料直接作为设计变量，并且和杆件截面积一起构成设计变量空间．考虑结构重量、成本和节点位移3个目标以及应力约束，建立了桁架材料和结构组合优化问题的数学模型．应用多目标遗传算法进行求解．算例结果表明，采用多目标遗传算法可以为桁架设计参数的确定提供多种选择方案，决策者可以根据目标的重要程度确定最后设计方案．算例分析结果验证了该方法的有效性．     

节点弯距在矩形钢管桁架中的影响分析

钢桁架通常按铰接体系计算,而实际结构中由于构造等原因,经常形成刚性或半刚性节点,杆件端部受到不同程度的约束而产生节点弯距.通过大尺寸的、大跨度带悬挑矩形钢管桁架的模型试验,着重分析了该桁架中的节点弯距.试验结果表明,节点弯距在本桁架中的影响不可忽略,在设计中应加以考虑.还进一步对该结构进行了两种节点构造形式的有限元分析,并通过和试验结果进行对比可知,腹杆和弦杆应分别采用相应的节点构造形式的分析结果进行设计.     

桁架结构强度计算研究

分别采用轴力杆单元、弯曲-轴力梁单元和三维实体单元的有限元法对桁架结构进行静力分析.计算结果表明:采用轴力杆单元和采用梁单元的轴向应力接近,采用实体单元节点处的最大等效应力远高于杆单元模型和梁单元模型的应力,采用实体模型的位移大于杆单元和梁单元的位移;理想桁架中应力为零的杆件,用梁单元和实体单元计算应力并不为零;桁杆两端和节点存在应力集中,等效应力数值远大于杆件的应力.理想桁架的计算方法的杆件轴向应力虽然计算精度较高,但是不能反映节点的应力集中,桁架的强度计算应该考虑节点的应力集中.文中研究结果可以用于井架及电塔结构的强度设计.     

循环轴向加载钢管塑性铰性能试验研究

摘要：针对强震作用下螺栓球网格结构杆件塑性铰超低周疲劳断裂问题,设计了两端带螺栓球节点的圆钢管组合试件模型。对三种高强螺栓的管球组合试件进行了大位移循环加载试验,开展了螺栓球网格结构杆件塑性铰位置、范围、形状及形成机理的研究。试验结果表明：两端带螺栓球节点的圆钢管杆件中部首先进行塑性变形,在往复荷载作用下塑性变形区域不断延杆件轴向扩展,杆件塑性铰在拉荷载下缩颈,在压荷载下截面椭圆化,中部区域刚度退化形成凹陷,最终开裂;塑性铰产生的位置在距杆件中点截面直径大小的高度范围内。     

杆件屈曲对单层球面网壳结构稳定性的影响

为研究杆件屈曲对单层球面网壳结构整体稳定性的影响,采用非线性有限单元法,在考虑节点缺陷和杆件缺陷的基础上,通过削减K8型单层球面网壳结构一径向不同位置处的杆件截面使其在网壳结构发生整体失稳之前屈曲,分别在静力载荷和地震载荷作用下,研究不同位置处的杆件屈曲对K8型单层球面网壳结构整体稳定性的影响.研究结果表明:在静力载荷作用下,不同位置处的杆件屈曲会不同程度的降低网壳结构极限承载力;在地震载荷作用下,单根杆件结构的首先屈曲会使网壳结构刚度降低.     

四边支承单层柱面网壳减震体系性能分析

探讨约束屈曲支承(BRB)在四边支承单层柱面网壳结构减震中的适用性。采用有限元分析程序ANSYS,分别对无支撑柱面网壳、加BRBs柱面网壳、加传统支撑柱面网壳做了动力时程响应分析,比较3种情况下网壳节点位移和杆件内力变化情况,分析BRBs消能减震效果,同时对BRBs布置方案做了优化.在网壳屋盖内合理布置BRBs可有效吸收地震能量从而减小网壳结构自身的地震响应,结构位移及杆件内力大幅度下降.BRBs工作性能明显优于传统支撑.     

考虑行波效应的某大跨桥梁地震响应分析

在一致激励和非一致激励作用下分别计算了某大跨度桥梁结构的地震响应,对比分析了桥梁结构的位移反应、杆件内力和桥墩处剪力,分析了行波效应对大跨度结构反应的影响程度。同时分析了在不同行波速度下行波效应的影响程度。结果表明,当考虑地震行波效应时,桥梁结构部分节点位移反应增大;桥墩处斜撑杆件轴力增大,部分杆件内力基本不变;全部桥墩的总地震剪力减小,但各桥墩处剪力均有所增大。当考虑不同波速影响时,随着地震波速增加,节点的相对位移减小,各桥墩基底剪力和部分杆件内力减小,但均比一致激励时大。     

螺栓球节点网架高空散装施工阶段数值分析

对螺栓球节点网架实际工程进行了高空散装施工阶段的数值分析。指出在施工各阶段中结构的变形和杆件的内力均随施工过程而变,个别杆件的应力可能在施工中超过屈服极限或发生局部失稳;结构最危险的阶段通常是在施工阶段,因此进行施工阶段的设计验算是必要的。     

空间多支管复杂相贯节点静力足尺试验研究

对两个多向轴向加载的空间多支管复杂方圆钢管相贯节点进行了静力足尺试验研究。试验表明:同一类节点2个试件杆件制作误差差异较大,导致节点试验加载能力差别较大;对方圆钢管相贯节点,支管杆件截面型式的差异导致圆管与方形截面主管交汇区域首先出现屈服;合理的节点构造措施有利于保证节点安全。计算表明:两个节点试件的试验值与有限元计算结果存在一定的差异,主要原因在于实际支座约束和理想模拟支座区别、加荷不对中、节点焊缝和焊缝缺陷和节点杆件空间加荷不同步性等因素。研究表明:对该类空间多支管复杂相贯节点,支管截面型式和轴力对节点承载力影响较大,有待进一步深入研究。