单层网壳结构稳定性研究及其可靠度探析

稳定性是单层网壳结构设计中的关键一环,将可靠度引入单层网壳结构分析中也是非常重要的。通过对单层网壳结构稳定性及可靠度理论进行研究。本文综合现有分析方法,结合网壳结构规程要求,对单层网壳结构整体稳定性和可靠度进行研究分析。     

单层倒悬链型柱面网壳的非线性稳定性研究

针对拱准线形式为悬链线的单层倒悬链型柱面网壳结构,首先对比分析了其常见的3种网格形式的稳定性能,确定了一种合理的网格布置形式,然后与单层圆柱面网壳的稳定性作了比较,最后进行了大规模的参数分析,较全面系统地研究了单层倒悬链型柱面网壳的静力稳定性,包括长宽比、矢宽比、杆件截面尺寸、初始几何缺陷和荷载不对称分布各参数对结构极限荷载的影响.研究表明:常见网格形式的单层倒悬链型柱面网壳,以斜杆I型的整体稳定性能最好,且相比单层圆柱面网壳,其刚度和极限承载力都得到了较大的提高;长宽比、矢宽比对单层倒悬链型柱面网壳极限承载力影响显著并具有良好的规律性,结构横向加劲肋间距应小于横向宽度;网壳极限承载力与截面等效刚度呈线性关系;初始几何缺陷对结构影响较显著,当缺陷达到波宽的1/300时,网壳极限荷载最大降低达57%;结构对不对称荷载作用不敏感.     

单层倒悬链型叉筒网壳静力与稳定性研究

针对以倒悬链线作为交叉柱面准线的单层倒悬链型叉筒网壳,对其常见网格形式结构的静力与稳定性进行比较,得到了结构最佳网格形式.在此基础上,将单层倒悬链型叉筒网壳与圆弧型叉筒网壳进行了静力性能与稳定承载力对比,研究了倒悬链型叉筒网壳的稳定性,包括屈曲模态及杆件截面尺寸、结构几何缺陷、荷载不对称分布与支座约束形式等对结构极限承载力的影响.结果表明,单层倒悬链型叉筒网壳三角形网格形式结构性能最佳;该结构相比圆弧型叉筒网壳具有明显的优越性;初始缺陷对结构稳定性影响较为显著,计算时应考虑1/300跨度的初始缺陷峰值;结构对不对称荷载作用较为敏感;矢跨比为0.50时,网壳的稳定性最好,为最优矢跨比.     

单层球面网壳的整体稳定性分析

网壳结构的非线性稳定研究一直是国内外学者关注的热点问题,本文利用大型通用有限元软件ANSYS,以肋环型单层球面网壳为代表,进行了几何非线性整体稳定分析和弹塑性整体稳定分析.考察了网壳初始缺陷的有无、初始缺陷的选取、以及杆件划分的单元数量对其整体稳定的影响,发现杆件单元划分数目对单层球壳整体稳定性系数没有影响,缺陷整体稳定系数比完善结构整体稳定系数低25.6%,二阶模态缺陷整体稳定系数比一阶模态缺陷整体稳定系数低5%左右.     

单层组合网壳的弹,塑性稳定分析及试验研究

针对单层组合网壳层曲过程的几何和材料非线性性态，在Ｔ．Ｌ．坐标系要用非线性有限元方法进行稳定跟踪分析，用塑性节点法考虑单元的弹，塑性影响，从而减少了计算量。分析中考虑了主要几何缺陷的影响。     

某单层球面网壳结构稳定分析

以实际工程某单层球面网壳为分析对象,用3D3S软件分析了结构的稳定性能,研究中考虑了几何非线性、材料非线性、荷载的作用方式对单层球面网壳稳定性的影响。计算工程设计方案达到了极限承载力安全储备的要求。     

单层球面网壳的几何非线性稳定分析

对单层球面网壳进行了几何非线性稳定分析,利用一般空间梁单元的有限元分析,采用特征值屈曲分析预测结构的理论屈曲强度,并得到屈曲模态,再以弧长法对结构变形进行全过程跟踪分析,求得极限临界载荷.文中还详细分析了50 m跨度K-8型铝合金和钢两种网壳在不同载荷作用下的稳定性.     

预应力拱支单层网壳的受力性能研究

预应力拱支单层网壳结构体系是在综合了单层网壳和预应力拱结构等的优点的基础上,构思出的一种新型大跨空间结构形式。本文比较了该结构体系在三种工况下的受力变形性能,结果表明该杂交结构能充分发挥两种结构形式的受力特点,整体受力性得到明显改善,显示出该新型杂交结构体系具有一定的应用前景。     

抛物线型单层柱面网壳的非线性稳定性

对抛物线型单层柱面网壳的静力稳定性能进行了研究.比较了抛物线型单层柱面网壳与圆柱面单层柱面网壳和倒悬链线单层柱面网壳的静力稳定性能.对抛物线型单层柱面网壳进行参数分析,并对抛物线型单层柱面网壳进行结构优化.研究表明:与圆柱面网壳相比,抛物线型单层柱面网壳的极限荷载有大幅度增大;长跨比、矢跨比对网壳的极限荷载影响显著;初始几何缺陷对网壳的极限荷载有较大影响;网壳的斜杆相交角在50°左右,网壳的静力稳定性能最好;按等比数列布置拱向网格间距,比值α的取值在0.85到0.95之间时,网壳的静力稳定性能最好.     

单层叉筒网壳静力与稳定性研究

为适应作为封闭巨型网格结构大网格的子结构的需要,采用考虑几何非线性的有限元方法,首先对不同矢跨比与起坡度条件下的脊线型叉筒网壳结构进行了稳定性分析,包括失稳模态、极限载荷、屈曲全过程及一系列参数分析;然后分析了不同起坡度条件下结构的静力性能．研究发现：叉筒网壳是一种柔韧性非常好的结构,不会发生跳跃式的脆性失稳;矢跨比为1／6时的稳定性最好,对底面起坡不敏感,是作为封闭巨型结构大网格的子结构的最优矢跨比．     

不同类型单层球面网壳动力时程分析

利用ansys有限元软件,对60m跨的凯威特、施威德勒、联方单层球面网壳进行弹塑性动力失稳研究。结果表明:阻尼和初始几何缺陷对凯威特和联方网壳影响较大,对施威德勒影响较小;水平地震对结构的影响远大于竖向地震;3种类型网壳中,施威德勒网壳的抗震性能最佳。据此,提出在网壳选择与设计时应降低结构初始几何缺陷,增设阻尼减震隔震构件。     

短程线型单层球面网壳结构在简单荷载作用下的动力稳定性

基于全过程时程分析方法 ,采用实用的动力稳定性判定准则,分析了在三种简单荷载作用下短程线型单层球面网壳结构动力稳定性能.阶跃荷载作用下考虑了初始几何缺陷和阻尼的影响,并对比了阶跃荷载与静力荷载作用下稳定临界值;简谐荷载作用下对比了共振区和非共振区的动力稳定性能;三角形荷载作用下考虑了不同持时的影响.通过不同参数变化对单层网壳结构动力性能的影响分析,得出了一些有意义的结论.     

短程线型单层球面网壳结构在简单荷载作用下的动力稳定性

基于全过程时程分析方法,采用实用的动力稳定性判定准则,分析了在三种简单荷载作用下短程线型单层球面网壳结构动力稳定性能。阶跃荷载作用下考虑了初始几何缺陷和阻尼的影响,并对比了阶跃荷载与静力荷载作用下稳定临界值;简谐荷载作用下对比了共振区和非共振区的动力稳定性能;三角形荷载作用下考虑了不同持时的影响。通过不同参数变化对单层网壳结构动力性能的影响分析,得出了一些有意义的结论。     

单层椭圆抛物面网壳在地震作用下的动力稳定性分析

以平面30 m×30 m,矢跨比分别为1/6,1/7,1/8和1/9的椭圆抛物面单层网壳为对象,利用ANSYS非线性动力软件,研究其弹塑性动力失稳。计算中考虑几何和材料非线性效应,并对几何缺陷、阻尼、不同地震波及其输入方向等对稳定性的影响进行了分析。结果表明:该结构的动力失稳一般伴随着较大的塑性变形,具有明显的突发性;在水平地震作用下动力稳定临界荷载明显低于竖向地震作用下的临界荷载,以两向地震作用下最低;在水平地震作用下,较大矢跨比时动力稳定临界荷载较低;杆件截面的增大可显著提高该结构的水平刚度和动力稳定临界荷载;几何缺陷能显著降低网壳结构的动力稳定临界荷载;考虑Raleigh阻尼模式,其临界荷载提高不足7%。     

单层柱面网壳动力稳定性评估的阶跃推覆分析方法

为克服传统推覆方法无法考虑结构动力稳定性问题的缺点,提出了一种能够考虑单层柱面网壳结构动力效应的阶跃推覆分析方法.首先,通过推覆分析,构造基于振型刚度的等效单自由度体系,获取网壳结构非线性能力曲线;然后,对网壳结构进行逐级阶跃加载分析,并对等效单自由度体系进行时程分析,转化得到临界失稳伪加速度;最后,结合地震反应谱,求得网壳结构动力失稳临界加速度因子.基于某单层柱面网壳的计算结果表明,所提方法简便有效.相比传统推覆方法,所提方法能够模拟出网壳结构动力失稳破坏现象,计算精度提高58.3%.所提方法给出的失稳模式与时程分析方法基本吻合,平均误差仅为23.6%,分析耗时减少75%.     

基于自适应遗传算法的单层球面网壳优化分析

采用改进的自适应遗传算法来解决单层球面网壳结构构件截面优化问题,并采用VC 语言编写了相应的自适应遗传算法和有限元计算程序,可以实现单层球面网壳结构的自动优化设计。设计了不同类型、跨度和矢跨比的网壳优化算例,以检验基于自适应遗传算法的单层球面网壳的优化效果,结果表明基于自适应遗传算法思想而编制的优化程序原理简单,容易收敛,结果可靠,优化效果良好。     

考虑损伤累积效应的单层球面网壳动力稳定

为了揭示强震下单层网壳结构的动力失效机理,从考虑材料损伤累积效应的角度出发,基于塑性应变和能量损耗理论建立应变-损伤弹塑性本构关系,提出将B-R运动准则和杆件塑性应变能密度曲线结合起来,作为结构动力失稳的判断标准.应用动态增量(IDA)法,对一Kiewitt-8型单层球面网壳结构进行地震作用下动力稳定分析,得出考虑材料损伤累积效应将显著降低结构的动力稳定临界荷载等结论,为该类结构震后修复和抗震性能的评估提供依据.     

单层球面网壳结构的地震易损性分析研究

地震易损性分析对空间结构等重要结构的风险评估以及基于性态的抗震设计具有重要意义。讨论了不考虑下部支撑结构的单层球面网壳结构的理论易损性曲线建立方法及其基本步骤,并进行了算例分析。将各种结构参数进行Monte-Carlo模拟,并随机选取80条地震记录组成了80个结构样本对,用Abaqus软件对每个样本进行了考虑材料损伤累积的增量动力分析,得到了其地震易损性曲线。     

考虑杆件初弯曲的单层球面网壳稳定性能

基于通用有限元软件ANSYS及自编的前后处理程序,针对是否考虑杆件初弯曲的单层球面网壳结构进行对比分析.采用随机缺陷模态法进行了考虑杆件初弯曲的2800余例K8型单层球面网壳的弹塑性荷载-位移全过程分析,掌握了弯曲角度、幅值随机变量对网壳稳定性能的影响规律.论证了一致缺陷模态法和特征缺陷模态法计算杆件初弯曲对网壳极限承载力影响的适用性.提出了适用于计算考虑杆件初弯曲影响的网壳极限承载力修正的一致缺陷模态法.采用修正的一致缺陷模态法进行了300余例考虑杆件初弯曲的K8型单层球面网壳的弹塑性全过程分析.结果显示:采用修正的一致缺陷模态法可以计算考虑杆件初弯曲的单层球面网壳极限承载力的最小值.杆件初弯曲能够降低单层球面网壳的极限承载力,并改变其屈曲模态和塑性发展分布.当最大允许初弯曲为杆件长度的1/1 000时,网壳极限承载力最大下降5%以上;当最大允许初弯曲为杆件长度的2/1 000时,网壳极限承载力最大下降10%以上.