混凝土棱柱面网壳的弹性稳定分析

混凝土棱柱面网壳是由曲面切割成一系列平面后,再将每块平面网格化成密肋平板并在脊线处汇交形成的一种新型混凝土网壳结构,为探讨其稳定性能,并了解结构失稳模态和失稳荷载,以及矢跨比、屋面板厚度和密肋梁、脊线梁、主拱及边梁刚度等因素对结构临界荷载的影响,本文采用有限元法进行结构弹性稳定的参数化分析。计算结果表明:结构的低阶失稳模态与柱面拱壳具有较大的整体相似性,模态最大位移主要出现在密肋平板上,设置主拱和脊线有利于提高结构刚度,弹性失稳临界荷载远大于结构的使用荷载;增大矢跨比能有效提高结构的整体刚度,建议结构的矢跨比不宜低于1/6;屋面板厚度可取网格短边尺寸的1/30;增加密肋梁的截面高度有利于提高结构的弹性稳定承载力,密肋梁截面高度可按结构跨度的1/100～1/80确定;主拱是屋盖的主要受力结构,其截面高度可按屋盖跨度的1/70～1/50确定;脊线梁和边梁刚度的改变几乎不会对结构的临界荷载产生影响。     

混凝土棱柱面网壳动力特性的参数化分析

混凝土棱柱面网壳通过将柱面切割为汇交平面成形,每个平面采用密肋平板,是一种新型混凝土空间网格结构。基于有限元基本理论及端隔影响讨论这种结构的自振特性,并在此基础上考虑矢跨比和脊线、主拱、密肋梁、边梁的刚度及屋面板厚度等因素对结构基频的影响。结果表明:结构动力特性介于拱网壳和筒网壳之间,端隔可以明显提高结构的竖向刚度进而提高结构抗震能力;矢跨比高于1/6后,结构刚度随矢跨比增加而降低,建议结构矢跨比不高于1/5;脊线作为振动节线,几乎对结构刚度没有影响;主拱作为密肋板的弹性支承,结构基频随主拱刚度的增加而增加,主拱截面高度可按屋盖跨度的1/50~1/40确定;增加肋的刚度有利于提高结构的整体刚度,肋的截面高度可取跨度的1/100~1/80;边梁截面高度的改变几乎不影响结构的整体刚度;增加屋面板厚度可提高屋盖整体刚度,但不建议采用过厚的屋面板。     

基于性能的单层球面网壳结构强震损伤模式优化

为避免强震作用下单层网壳损伤集中模式对结构整体稳定性的不利影响,根据地震作用下网壳稳定承载力和整体损伤的变化过程,定义了两个抗震性能指标作为目标函数,并以杆件截面尺寸为优化变量,采用ABAQUS软件对单层球面网壳结构的强震损伤模式进行了多目标优化,并对优化前后结构的动力响应和损伤演化进行分析.结果表明:考虑杆件重要性系数的单层网壳整体损伤指标能够有效识别强震作用下单层网壳结构损伤模式,经过优化后的单层网壳结构损伤集中模式得到有效控制,不同位置的杆件损伤分布更加均匀.本文的优化方法能够明显提高不同强震作用下网壳结构的剩余稳定承载力.     

壳弹塑性问题的返回映射算法

本文基于返回映射算法的基本思想进行壳的弹塑性分析。为节省存储和提高计算效率,采用广义 Von.Mises 屈服条件,并对弯矩屈服极限用一指数曲线模拟,利用 DKT 板元和一种带有角点转角自由度的相容二次平面元来组成一种理想的平壳元。壳的弹塑性计算结果证明了壳的返回映射算法具有很高的精度和计算效率,且能节省大量的计算机存储,在大的加载步长下,结果仍非常精确。该壳元的材料模型为理想塑性。     

功能梯度圆柱壳的弹塑性屈曲

研究了功能梯度材料(FGM)圆柱壳在轴向均匀压缩载荷作用下的弹塑性屈曲行为.基于线性混合强化弹塑性模型,给出FGM圆柱壳的材料特性表达式和弹塑性本构方程.引入Hamilton原理,将FGM圆柱壳的弹塑性屈曲行为转化为求解辛空间的特征值问题.进一步利用分叉条件计算出正则方程广义特征值对应的屈曲临界载荷,联合屈服条件获得屈曲壳的弹塑性分界面位置.并讨论了材料梯度参数、结构几何参数对弹塑性屈曲临界载荷和弹塑性分界面的影响.     

新型网壳节点的弹塑性分析及试验研究

简要介绍了一种广泛应用于各类意志支,双层网壳结构的新型承插式节点,在弹塑性理论分析的基础上,进行了一组单向拉,压试验研究,为今后在实际工程中推广这种新型节点提供了可靠依据。     

强震作用下钢-混凝土结构弹塑性损伤分析

通过LS-DYNA程序二次开发了钢材的弹塑性损伤本构模型,并分别建立了钢框架和混凝土核心筒的损伤准则.对强震作用下某20层的钢-混凝土混合结构的层间位移、框架与核心筒之间剪力分配等进行了数值分析,结果表明混凝土核心筒变形能力较钢框架差,强震作用下容易在薄弱层处产生变形集中破坏;对两种结构体系损伤发展过程分析表明,损伤指数能很好地跟踪两种结构体系的抗震能力退化过程,该模型和损伤准则可以用于强震作用下钢-混凝土混合结构的弹塑性损伤分析.     

液压支柱动态性能的实验研究

本文利用试验方法对纵向质量冲击下液压支柱的动态性能进行了研究,并提出了提高支柱抗冲击能力的几点意见。     

不同极限状态下弦支筒壳结构的力学性能和可靠性能

提出一种预应力空间结构体系——弦支筒壳.采用基于响应面函数的蒙特卡罗法,运用APDL语言编制相应的计算程序;研究了弦支筒壳的稳定性及其整体屈曲失效模式下的可靠性;分析了矢跨比、垂跨比、撑杆数目和预应力作用等对结构承载力和变形失效模式下可靠性的影响,给出了基于结构可靠性的上述参数的合理取值.分析结果表明:弦支筒壳的屈曲特征值、非线性屈曲临界荷载值和整体稳定性的可靠度指标均比单层筒壳大幅度提高;矢跨比和垂跨比对结构可靠度的影响较大,而撑杆数目对其影响较小;预应力值的改变对结构承载力失效和变形失效的影响较大,而对整体屈曲失效的影响较小.     

短肢剪力墙的弹塑性性能研究

基于等代框架法的有限元模型，应用带刚域的弹塑性杆单元来模拟短肢剪力墙的连梁，并考虑剪切变形影响，对肢强系数、整体性系数、翼缘宽度和连梁配筋率等参数不同的短肢剪力墙进行了弹塑性分析，研究了这些参数对短肢剪力墙弹塑性性能的影响．结果表明，在墙肢截面和配筋率一定时，随着肢强系数的增加、整体性系数的减小和连梁配筋率的降低，短肢剪力墙的承载能力降低，延性增加；而随着墙肢翼缘宽度的增加，短肢墙的承载力和延性都增加．因此在设计中，通过合理选择这些参数，可以使短肢剪力墙具有较高的承载力和良好的延性．     

大变形弹塑性固壳元模型研究进展

阐述了一种考虑壳体厚度方向应力及应变的新型壳单元——固壳单元的概念及相关理论基础,着重介绍了构造此单元模型及克服诸多自锁问题所采用的方法,最后给出了数值例子及其应用展望．     

弹塑性圆柱壳动力屈曲的计算机模拟

本文用大型有限元软件LS—DYNA对弹塑性圆柱壳的动力屈曲进行了计算机模拟,模拟结果表明：冲击速度,径厚比h／r、塑性强化模量等因素对圆柱壳屈曲的生长和发展明显影响,冲击速度和强化模量对屈曲模态的跃迁有重要影响。应力波效应对屈由也是有影响的。     

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.     

CFRP-铝合金组合管Keiwitt网壳弹塑性稳定性

采用有限元方法研究碳纤维增强复合材料(CFRP)-铝合金组合管构成的Keiwitt网壳结构的弹塑性稳定性能,并与纯铝合金网壳进行对比。先通过组合管轴心受压的试验结果校验了有限元模型;再对CFRP-铝合金组合管构成的网壳进行全过程分析,其中考虑几何和材料非线性,获得了极限承载力;并研究矢跨比、初始缺陷和非对称荷载分布等参数对网壳稳定性能和极限承载力的影响;最后比较了组合管网壳与纯铝合金网壳的经济性。结果表明,组合管网壳的材料费用虽较高,但其承载力高,对几何缺陷和非对称荷载敏感性小,适合于建造大跨结构。     

框架—剪力墙结构弹塑性性能的试验研究

通过对框架－剪力墙结构破坏形态的分析，得出加强框架底层配筋可起到二道设防作用并推迟框架形成可变机构。进行了两种框－剪并联体模型试验，证实本文方法具有结构自控的效果。同时得出了框－剪结构的内力重分布规律，塑性铰出现规律等。     

框架－剪力墙结构弹塑性性能的试验研究

通过对框架－剪力墙结构破坏形态的分析，得出加强柜架底层配筋可起到二道设防作用并推迟框架形成可变机构。进行了两种柜。剪并联体模型试验，证实本文方法具有结构自控的效果，同时得出了框。剪结构的内力重分布规律、塑性铰出现规律等．     

蜂窝梁弹塑性受力性能分析

蜂窝梁作为一种经济合理的构件形式在工程中得到了广泛的研究和应用,但是关于孔洞对蜂窝梁弹塑性性能影响的研究还不够深入.为此,应用ANSYS分别对固支和简支蜂窝梁的受力特性进行了弹塑性分析,得出了固支和简支蜂窝梁各自的破坏顺序和塑性发育程度,并对比了两者的破坏特征.揭示了蜂窝梁的受力特性,从而对蜂窝梁的弹塑性工作状态有了较为全面的了解,在此基础上提出了端实腹蜂窝梁的结构形式.     

CFRP-铝合金组合管Keiwitt网壳的弹塑性稳定性

采用有限元方法研究碳纤维增强复合材料(CFRP)-铝合金组合管构成的Keiwitt网壳结构的弹塑性稳定性能,并与纯铝合金网壳进行对比。先通过组合管轴心受压的试验结果校验了有限元模型;再对CFRP-铝合金组合管构成的网壳进行全过程分析,其中考虑几何和材料非线性,获得了极限承载力,并研究矢跨比、初始缺陷和非对称荷载分布等参数对网壳稳定性能和极限承载力的影响;最后比较了组合管网壳与纯铝合金网壳的经济性。结果表明,组合管网壳的材料费用虽较高,但其承载力高,对几何缺陷和非对称荷载敏感性小,适合于建造大跨结构。     

不同拉压模量厚壁球壳的弹塑性分析

基于理想弹塑性模型,对拉压模量不同的厚壁球壳进行弹塑性分析.在不同内压作用下,对厚壁球壳进行了弹性分析、弹塑性分析,最后进行塑性极限分析,并求解厚壁球壳各个状态下的应力及位移的大小.分别讨论了弹塑性边界位置不同时,球壳内壁开始屈服的弹性极限压力及球壳整个截面完全屈服的塑性极限压力.     

不锈钢球壳冲压成形CAM系统的弹塑性分析

运用弹塑性力学原理，提出了不锈钢球壳冲压成形过程的力学模型，给出了非线性有限元法的数值模拟计算方法。研究结果对不锈钢球壳冲压成形的全过程实现了数值模拟，对成形过程中的一些关键参数和过去只能用经验确定的参数做了定量计算，为不锈钢球壳的冲压模具设计和工艺参数确定提供了科学依据。为板料的成形过程的模拟提供了一种有效的手段。