单层球面网壳非线性稳定分析的近似方法

单层球面网壳具有优美的建筑造型和良好的力学性能,深受工程界的青睐。但由于其相对厚度较薄,几何非线性程度高,结构对稳定性特别敏感。自１９６３年罗马尼亚布加勒斯特,一座跨度为９３－５ｍ的单层球壳失稳破坏［１］以来,空间结构的稳定性便一直成为该领域研究的热点课题。本文通过拟壳法途径探讨了单层球面网壳的屈曲问题。１　单层正三角形网格壳的拟壳公式对于图１所示单层正三角形网格壳的薄膜刚度矩阵和抗弯刚度矩阵不难推得（过程略）如下：［Ｔ］＝３ＥＡ４ａ３１０１３０００１（１）［Ｂｍ］＝３ＥＩ４ａ３＋τ１－τ０１－…     

单层球面网壳结构自振特性分析

对单层球面网壳结构的几何拓朴特点进行了分析,编制了相应的宏,实现了单层球面网壳结构的自动建模。     

考虑损伤累积的单层球面网壳弹塑性动力稳定研究

针对动力荷载作用下单层球面网壳结构考虑损伤累积效应的动力稳定问题,应用有限元方法进行了研究.建立了钢材考虑损伤累积的本构关系模型,并通过对动力时程计算时不同子步弹性模量和屈服强度的不断修正,获得了考虑损伤累积的单层球面网壳的动力响应,进而对结构进行了动力稳定分析.结果表明,考虑了损伤累积效应的单层球面网壳的动力响应增大,动力失稳的临界地震波峰值降低.     

单层球面网壳结构抗震性能分析

应用ＳＡＰ９１程序,对凯威特型单层球面网壳结构进行了多种参数分析,讨论了跨度、矢跨比、屋面形式对网壳结构动力反应特性的影响,同时应用时程分析的方法,得出凯威特型球面网壳的地震反应分布规律,给出了Ｋ８型单层球面网壳结构地震作用系数建议取值。     

某单层球面网壳结构设计

对某70m直径单层球面网壳进行结构设计,根据受力情况选用了三种截面形式的矩形钢管,主要对自重荷载、温度荷载、雪荷载以及风荷载组合工况下的杆件进行验算。结果表明,杆件承载力满足《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)要求。对网壳结构进行整体稳定分析,首先通过弹性屈曲分析确定最不利工况,然后在最不利工况下,对网壳进行仅考虑几何非线性的屈曲分析及考虑材料及几何双非线性全过程分析。结果表明,网壳的稳定承载力满足《空间网格结构技术规程》(JGJ 7—2010)要求。     

单层球面网壳结构的稳定性研究

以基于离散化假定的几何非线性有限元理论,对单层球面网壳进行了稳定性分析。将网壳杆件离散成空间梁单元,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。文中以100 m跨度单层球面网壳为例分析其在不同载荷作用下的稳定性,从分析结果得到对工程实践有参考意义的结论。     

大矢跨比单层球面网壳动力试验模型弹塑性稳定分析

为了解水平地震作用下具有不同失效机制的单层球面网壳结构在静力荷载作用下的弹塑性稳定性能,利用有限元软件ANSYS,对两个矢跨比为1/2的单层球面网壳结构试验模型进行双重非线性全过程分析,获得结构的弹塑性极限承载力,比较二者的失稳模态,初步了解二者之间的差异。考察结构杆件屈曲、初始缺陷等因素对结构稳定性能的影响,并分析各因素对结构极限承载力的影响规律。结果表明,地震作用下,具有强度破坏特征的网壳结构在静力下的失稳模式表现为结构的整体失稳,而发生动力失稳破坏的结构则表现为局部失稳破坏。杆件失稳和初始缺陷使结构的临界荷载大幅度降低,且地震作用下属于强度破坏的单层球面网壳结构在静力下对初始缺陷的敏感性大于动力失稳破坏结构。     

单层球面网壳结构的弹塑性稳定分析

考虑结构的几何非线性和材料的弹塑性,对一个K6型单层球面网壳进行稳定性分析。通过对比分析发现,此结构的弹塑性稳定承载力约为其弹性稳定承载力的50％,材料的弹塑性对不对称荷载作用下的稳定承载力的影响更显著。     

某单层肋环形球面网壳结构的整体稳定分析

整体稳定分析问题一直是球面网壳设计中的关键问题。理论分析和工程实践表明:网壳结构的设计通常受其稳定性控制。网壳结构的整体稳定分析主要有三种:屈曲分析、弹性整体稳定分析和弹塑性整体稳定分析。本文借助有限元分析软件ANSYS,以某单层肋环型球面网壳为代表,对其进行屈曲分析、弹性整体稳定分析和弹塑性整体稳定分析,同时深入研究不同缺陷模式对整体稳定性能的影响。研究发现,单层球面网壳前六阶屈曲模态的整体稳定系数相接近,且出现相邻的重模态现象;最低阶屈曲模态缺陷对网壳结构的弹性整体稳定承载力影响最大,但对其弹塑性整体稳定承载力的影响未必最大,故有必要考察相邻的较低阶屈曲模态缺陷对网壳结构的影响。     

强震作用下单层球面网壳的动力性能分析

利用通用有限元软件ABAQUS,考虑几何非线性、材料非线性等因素的影响,对K8型单层球面网壳进行了强震作用下的动力响应分析,并重点考察了结构矢跨比对网壳抗震性能的影响,得出了一些对单层网壳设计有用的结论。     

短程线型单层球面网壳结构在地震作用下的动力稳定性

基于全过程非线性动力反应时程分析方法,对短程线型单层球面网壳结构在地震作用下的动力稳定性进行了系统研究,考虑了不同参数对其动力稳定性影响,其中包括:水平地震作用、竖向地震作用和三向地震作用的影响,材料非线性、矢跨比、初始几何缺陷、杆件截面、支座条件、结构阻尼和不同地震波等的影响,得出了一些有意义的结论,可为网壳工程设计提供参考。     

预应力加肋网壳结构的动力性能分析

本在简单回顾网壳结构现状后，提出一种预应力加肋网壳结构，并对它进行了动力性能研究。中采用反应谱法和时程分析法对该类结构进行了动内力的计算，通过计算分析，得到该类结构应采用时程法计算动内力的结论。此外，还研究了矢跨比、质量对结构动内力的影响；同时，通过对结构中某些构件动内力的时程曲线的研究，指出索中施加预应力的必要性。本结论可供实际工程设计时借鉴。     

周边双层中间单层球面网壳稳定性分析

目前,对局部双层球面网壳稳定性相关的研究工作不是很多,对于不同形式的Kiewitt（凯威特）型局部球面网壳的稳定性已经有一定研究,但缺乏对Kiewitt型与Schwedler（联方型）型这两种最常用的结构形式的局部双层网壳进行结构非线性稳定性屈曲分析的比较。基于离散化假定几何非线性的有限元理论,通过对Kiewitt型与Schwedler型两种不同结构形式的局部双层球面网壳进行屈曲荷载分析,对局部双层球面网壳的静力稳定性有了进一步了解。利用有限元分析软件ANSYS,将弧长法与Newton-Raphson方法结合,对结构进行了非线性屈曲稳定性的全过程分析,并在这个过程中考虑了初始缺陷对结构稳定性的影响。最后对这两种常用结构形式的网壳进行对比分析,提出它们的受力特点,并给出合理的构造建议。     

某工程单层球面网壳结构的稳定性研究

采用自编结构非线性分析程序 ,对某工程肋环形单层球面网壳结构就两种主要工况 (竖向静力荷载组合作用及风荷载组合作用 )进行了失稳全过程分析 ,得到结构多条失稳路径。结果表明 ,结构的几何缺陷将严重影响结构的失稳形式 ,从而影响结构的极限承载能力。     

单层球面网壳结构地震响应的动力时程分析

本文以K8 型单层球面网壳为研究对象,运用时程法中的直接积分法计算网壳结构在地震作用下的地震响应,并与相应的静内力作了比较。结果表明,在单层球面网壳抗震设计中,应考虑水平地震作用响应,且宜用时程法进行抗震分析。最后,本文提出了对网壳工程设计有应用价值的结论和建议     

初始缺陷对网壳结构动力稳定性能的影响

本文袭用静力稳定分析中的“一致缺陷模态法”,并将李雅普诺夫运动稳定理论引入结构分析,通过两个典型算例,检查了单层网壳结构在简谐荷载、阶跃荷载及三角形脉冲荷载作用下,初始缺陷对其动力稳定性能的影响.     

局部双层柱面网壳的几何非线性稳定性分析

本文探讨了局部双层柱面网壳的合理结构形式,对其非线性受力性能进行了详细的研究。针对这种结构中比较特殊的一端校接一端刚接桀单元提出了坐标转换矩阵的计算方法,并编制了相应的计算程序。通过对若干算例及一个局部双层丹壳的计算分析,验证了本文方法理论的正确可靠,并得到了一些有价值的结论。     

膜型网壳结构巨型网格结构的整体与局部稳定性研究

针对子结构为单层膜型网壳的圆柱面交叉立体桁架系巨型网格结构 ,分析了结构的构成、形体参数 ,建立了几何非线性力学模型 ,编制了相应的稳定分析程序。着重研究了整个结构的稳定性能、失稳形式 (局部失稳与整体失稳 )、局部失稳与整体失稳模态等 ,就不同的失稳形式进行了一系列的参数分析 ,研究了各参数对结构的失稳形式及极限载荷的影响 ,找出了不同跨度结构在整体与局部失稳临界状态某些参数的取值规律     

火灾下凯威特单层球面网壳非线性分析

以凯威特K6型单层球面网壳为分析对象,采用火灾动力模拟软件FDS模拟大空间火灾温度场,利用有限元软件ANSYS进行火灾下结构的非线性分析,研究网壳结构在火灾高温下的极限荷载、结构的缺陷敏感性及失稳模态的影响因素和变化规律。结果表明,火灾中的网壳结构在升温初期以热膨胀为主,极限荷载增大,而后随着温度的升高,材料软化,极限荷载迅速降低;矢跨比、火源位置、支承条件及初始缺陷对火灾下网壳结构极限荷载的影响有较好的规律性;升温对网壳结构缺陷敏感性的影响与温度场分布有关;失稳模态在火灾迅速升温阶段会发生根本性的变化。     

折线形单层柱面网壳的稳定分析

折线形单层柱面网壳结构是一种新型的空间结构形式。本文采用几何非线性有限元法,系统地分析了四边支承的折线形单层柱面网壳结构的稳定性,并与光面单层柱面网壳的稳定性作了比较,得到了不同参数对网壳结构极限荷载的影响。文中的一些结论对实际工程有一定的参考价值