冲击荷载下单层球面网壳动力响应分析与试验研究

为分析带下部支承结构的Kiewitt-6型单层球面网壳在冲击荷载下动力响应,在ANSYS/LS-DYNA中建立钢管柱支承的单层球面网壳数值分析模型,据冲击响应特点,总结四种响应模式,研究冲击能量、冲击位置、环梁刚度对上部网壳动力响应影响。进行钢管柱支承的单层球壳模型冲击试验,测量、分析结构的动应力、动位移及加速度,研究冲击柱破坏模式。结果表明,四种响应模式以冲击柱破坏模式(轻微损伤、局部凹陷、压弯破坏、剪切破坏)为典型特征;除响应模式4,网壳动力响应随冲击能量增大而增大;柱中为最不利冲击位置;环梁刚度增大,网壳动力响应减小;有限元分析结果与实测结果吻合较好,验证数值计算方法的正确性。     

斜向冲击下单层网壳结构的动力响应试验

为了研究单层网壳结构在斜向冲击荷载下的动力响应特征及其受力过程,对一单层K6型网壳模型结构进行力锤激励模态试验、斜向冲击试验和数值模拟分析。基于大比例网壳试验模型,利用动态信号测试系统获取结构模态参数,借助高速摄影机拍摄冲击历程、网壳变形及破坏形态,通过动态应变仪、位移传感器和加速度传感器得到了斜向冲击荷载下网壳结构关键杆件和节点的时程响应数据。结果表明:模态试验测试结果初步验证了模型的正确性;单层网壳结构在斜向冲击试验中的响应模式可以被划分为3种;斜向冲击荷载下结构中最不利受载节点普遍距离支座较远;距离冲击点越近的部位响应出现越早,相应幅值也越大,响应由冲击部位传至整个网壳的时间约为0.15~1.58ms;网壳结构试验的动力响应分析结果和理论分析吻合度较高。     

冲击荷载作用下受损网壳结构全过程动力响应分析

选用K6型单层受损网壳结构模型,利用国际通用计算动力荷载的非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟,建模时考虑材料应变率的影响;分别在顶点和损伤点施加冲击荷载,追踪在不同荷载峰值作用下结构的全过程动力响应,绘制节点的荷载-位移曲线,依据B-R准则,得到荷载作用在不同冲击点时网壳动力失稳的临界荷载,并对比相同幅值静力荷载作用下的结构响应.结果表明:冲击荷载作用下的结构响应远大于静力荷载作用下的,且结构破坏形式也不相同;对于受损结构,要避免在受损区域承受冲击荷载,受损部位需要进行及时维修加固.     

考虑蒸发效应的不同非饱和参数下边坡温湿耦合稳定性分析

为研究不同非饱和参数对考虑蒸发效应的边坡的温度、湿度及其稳定性的影响,以广西南宁某边坡为研究对象,利用Geo-studio软件进行有限元计算,得到边坡内部不同监测点孔压、体积含水率、温度及边坡安全系数变化规律。结果表明,降雨过程中孔压呈现不断增大的趋势;体积含水率在降雨过程中先急剧上升,后缓慢上升;边坡内部温度变化趋势与气候条件下的温度变化较为一致;安全系数随降雨呈现逐渐下降的趋势。     

基础隔震结构抗连续倒塌设计方法研究

在极端偶然荷载作用下,极有可能发生因局部构件失效而引起的整体结构破坏甚至倒塌,具有特殊构造形式的隔震结构则需要专门设计来应对此类风险。应用SeismoStruct软件建立基础隔震结构有限元模型,通过改变上部结构抗震构造,隔震层梁、板尺寸,以及隔震支座型号等关键参数,对比分析了相应剩余结构的抗连续倒塌性能,探讨了隔震结构关键参数对抗倒塌性能的影响以及隔震结构抗连续倒塌设计方法。结果表明:水平向减震系数可降低一度分档,同时又有抗连续倒塌设计需求的隔震结构,建议上部结构抗震构造措施保持不降低处理;改变隔震层梁、板的尺寸均能一定程度影响剩余结构响应,但隔震层梁尺寸变化所产生的影响更为显著;橡胶隔震支座型号的变化对隔震结构抗连续倒塌的影响极为有限。     

基础隔震结构抗连续倒塌动力非线性分析关键问题研究

为了研究隔震结构连续倒塌动力灾变行为特点,并对隔震结构动力非线性连续倒塌分析方法的关键参数取值提供参考,本文以基础隔震结构为模型,对比分析了底层框架柱和隔震支座失效时剩余结构动力响应特点,探讨了隔震结构连续倒塌分析方法中的关键参数取值问题与解决方法。结果表明:对于基础隔震结构,并非失效时长越小剩余结构响应就越大;对于计算精度要求较高的结构,在分析之前应进行失效时长的对比分析,以便选出计算成本低而精度高的最优失效时长;合理准确的荷载施加是保证计算精度的重要前提,减少外部荷载作用可以有效减轻剩余结构损伤程度;隔震层的特殊构造要求有利于增强支座意外失效时隔震结构抗连续倒塌能力。     

既有钢筋混凝土框架结构加层改造抗震性能研究

以某医药公司综合楼为例,对底部钢筋混凝土框架上部钢结构框架的加层结构进行了抗震性能分析,采用ANSYS有限元软件建立了加层前后结构的有限元模型,并对其进行了EL-Centro波、天津波、TAFT波在多遇、罕遇地震作用下的弹塑性动力响应分析。结果表明加层后的结构层间位移角不能满足规范的要求,通过布置约束屈曲支撑进行抗震加固后,可以有效地减小结构的地震反应,提升加层结构的抗震性能。     

冲击荷载下K6型单层球面网壳结构动力破坏评判方法研究

以典型的K6型单层球面网壳结构为研究对象,分别研究了上部网壳结构和下部支承结构受冲击荷载作用时的动力响应特征,并以此为基础对结构冲击模式进行归纳.将冲击荷载作用下网壳结构的冲击模式和破坏状态相结合,提出了网壳结构的抗冲击动力性能判别指标和相应的等级分类.研究表明,冲击荷载作用下落地网壳结构和带下部支承网壳结构的冲击模式分别可以划分为5种和4种.综合结构位移、杆件进入塑性比例和冲击能量等指标,可以对单层网壳在冲击荷载下的结构破坏程度进行预估和评判.     

冲击荷载作用下单层网壳结构动力稳定性研究

针对冲击荷载不同于地震作用,而常规动力稳定性判定准则不适用问题,阐述求解冲击问题的基本理论及冲击荷载取值;据冲击荷载特性提出适合冲击碰撞问题的单层网壳结构动力稳定性判定准则;选K6型单层网壳结构模型,利用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行结构冲击作用下动力稳定性分析,通过大量算例,分析其在不同冲击物质量比及速度作用下全过程动力响应,结合动力响应模式获得冲击荷载作用下单层网壳动力失稳的临界能量区域,并从矢跨比、跨度、杆件截面三方面对结构进行参数分析。结果表明,基于网壳动力响应模式与冲击能量相结合方法对单层网壳进行动力稳定性判定合理;结构刚度越小,冲击作用下动力稳定性越差;加大主肋利于提高结构动力稳定性。     

基于不同加载点的冲击荷载作用下单层球面网壳结构动力响应研究北大核心CSCD

随着冲击现象发生频率的增加,在冲击荷载作用下大跨空间结构的动力响应和灾害性研究已经成为学者们开始关注的新兴课题.本文选用K6型单层网壳结构模型,利用通用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟,建模时考虑材料应变率的影响.首先介绍了分析采用的模型相关参数以及有限元计算的基本理论,然后选择不同的冲击点对网壳结构进行竖向冲击荷载作用下的动力响应分析.结果表明,在顶点冲击作用下结构会发生大面积的整体倒塌;在相同的冲击力作用下结构的位移、轴力、能量、速度等动力响应均随着冲击点离顶点越远而越小;顶点是结构最不利的冲击荷载受力点,在网壳抗冲击设计时应该对顶点处杆件进行加强.