杂交椭球抛物面网壳参数化设计及受力性能比对分析

以常州体育馆凯威特-联方型椭球抛物面网壳为例,应用APDL(Ansys Parametric Design Language)参数化设计语言,研制了两类6种杂交椭球抛物面网壳参数化设计宏程序;应用ANSYS软件对6种类型网壳进行了受力性能比对分析。结果表明:同等工况下,凯威特-联方型椭球抛物面网壳结构形式和受力性能最合理,实际工程中可优先选用;第一类以凯威特型为顶部结构的杂交椭球抛物面网壳矢跨比f/S取1/4~1/3,第二类以凯威特型为底部结构的网壳矢跨比f/S取1/3~1/2受力性能最优。     

K6角锥体系球面网壳参数化设计与受力特点分析

以K6型正、倒放三角锥体系球面网壳为研究对象,采用ANSYS软件自带参数化设计语言APDL,研制了参数化设计宏程序;实现了给定网壳跨度S、矢高F、环向对称区域份数Kn、径向节点圈数Nx等参数下,该类球面网壳的参数化建模与设计;并对其受力特点进行了分析,研究了这两类K6型球面网壳结构位移和应力分布变化规律.结果表明：（1）在跨度S、矢高F相同的情况下,可以通过增加径向节点圈数Nx的方法来提高整体结构的刚度和强度;（2） K6正放与倒放三角锥球面网壳相比,K6正放三角锥球面网壳的刚度较高,它是工程中优先选用的一种结构形式.     

板锥网壳结构的受力性能分析

采用组合结构有限元法详尽分析了板锥网壳结构的受力特性,并与普通双层网壳结构进行了比较,分析结果表明,板锥网壳结构受力性能合理,比双层网壳结构具有更大的优越性。     

异型网壳结构的建模与分析

以湛江某大学综合馆为工程背景,采用大型有限元分析软件ANSYS实现了异型网壳的建模,在确定构件设计截面后,研究了异型网壳结构的静力计算及其内力位移分布规律,并对它的整体稳定性进行了分析.最后,得出了对工程设计有益的结论.     

椭球形网壳结构静动力分析

大型的网壳结构具有受力合理、重量轻、造价低而且造型优美、形式新颖活泼等特点,成为近年来发展最快的结构形式之一。本文以某工程为例,使用ANSYS软件,结合时程分析法,对椭球形双层网壳结构进行动力分析,得到杆单元的轴力时程曲线。通过比较杆单元在不同方向的地震作用下的轴力时程曲线,分析网壳结构在地震作用下的内力规律,为今后的抗震分析设计提供依据。     

基于ANSYS的四种典型施威德勒型球面网壳参数化建模

网壳结构造型美观受力合理,应用范围广阔.其参数化建模程序的编制是网壳结构受力分析和优化设计的前提和基础.文章采用ANSYS软件参数化设计语言APDL,研究了四种典型施威德勒型球面网壳节点生成和杆件单元生成的连接方法,并编制了相应的宏程序.结果表明:(1)用户仅需输入网壳跨度S、矢高F、环向对称区域份数kn、径向杆件圈数nx,即可方便地生成所需模型;(2)该方法和建模程序简单、高效、实用,为采用ANSYS软件进行不同类型、不同参数下网壳结构的快速生成提供了可能.     

肋环型球面空腹网壳结构的自振特性及参数分析

空腹网壳结构是由平板型空腹网架演化来的新型曲面空间网格结构,形式多样,具有良好的受力性能,且造型简洁美观,适应跨度更大.运用ANSYS有限元分析软件对肋环型球面空腹网壳结构进行了动力特性的研究,讨论了矢跨比、网壳厚度、腹杆截面尺寸、支座约束等参数对其自振特性的影响,得出了可用于工程实践的结论,对其抗震、抗风性能分析研究以及工程应用有参考价值.     

双层异型钢网壳结构分析

以湛江某大学体育综合馆为工程背景,采用大型有限元分析软件ANSYS实现了双层异型网壳的参数化建模,在确定构件设计截面后,研究了双层异型网壳结构的静力计算及其内力位移分布规律,并对它的整体稳定性进行了分析。最后,得出了对工程设计有益的结论。     

古亭阁建筑参数化设计与静力性能分析

借鉴中国传统攒尖建筑外形特点,应用APDL参数化设计语言研制了三种不同脊线类型古亭阁参数化设计宏程序,实现了给定结构跨度S、矢高H、棱角数Kn、径向节点圈数Nx和翘曲率b等参数下,三类不同建筑风格古亭阁网壳参数化设计,分析了三类古亭阁在不同结构参数、不同梁端约束时的静力性能。36种设计方案数值模拟结果表明:该种新型建筑结构的位移和应力随宏观几何参数Kn、Nx和约束施加位置及翘曲率b的增加而减小,而约束施加方式的不同对其位移和应力影响并不明显;本研究可为传统建筑风格与现代网壳结构设计相融合提供理论依据。     

交叉拱支网壳的稳定性参数分析

分析了交叉拱支网壳这种典型杂交空间结构的整体稳定性。通过改变网壳矢跨比、拱刚度、活荷载分布和结构边界条件等参数，全面探讨了该结构的稳定性，并得到一些有规律的结论，可为相关工程设计提供参考。     

短程线型单层网壳结构隔震机理研究

将短程线型网壳结构的支座设置成隔震支座,对结构进行了隔震控制,分别采用弹簧支座和弹簧阻尼支座对结构进行了控制.分析了结构振型和频率在有控和无控状态下的区别,研究短程线型网壳结构的隔震控制机理.在常遇和罕遇地震作用下,计算网壳结构的最大水平位移、隔震支座的最大水平位移和最大支座反力.研究结果表明:两种隔震装置均有效地控制了短程线型网壳结构的支座反力,弹簧阻尼支座还明显地减少了隔震支座的水平位移.     

单层网壳结构的动力破坏指数研究

为了更加有效地反映单层网壳结构的动力响应特征,建立了一种描述单层网壳结构动力破坏程度的新指标--动力破坏指数,并给出了单层Keiwitt型网壳结构对应不同破坏程度的动力破坏指数分界值.在研究地震作用下单层网壳结构各项耗能的计算方法和变化规律的基础上,结合塑性耗能与最大位移建立了动力破坏指数的表达式,并通过对单层Keiwitt型网壳结构进行大量的参数分析,比较了动力破坏指数同位移、塑性杆件数两个指标的对应关系.结果表明,对于存在局部刚度薄弱的单层网壳结构,动力破坏指数的分析结果更加合理.动力破坏指数是进行单层网壳结构动力响应分析的有效指标.     

超大跨度自平衡预应力索杆球面网壳结构的设计与分析

目的为实际工程应用设计具有空间刚度的自平衡预应力结构单元.方法结合已有的大跨预应力网壳研究结论和自平衡结构体系的特点设计结构的网格尺寸、高度和厚度,利用ANSYS大型有限元分析软件进行结构计算和静力分析.结果经过合理的构件截面设计,在外载作用下,结构最大的拉索应力为1382.1 MPa,最大的压杆应力为-254.58 MPa,最大竖向位移为-1.66 m;结构内力和变形都在允许的范围内,且无杆件失稳现象.结论单元拼装式自平衡预应力结构在超大跨度空间结构应用是可行的,设计应综合考虑网壳厚度、预应力值、索杆截面变化引起的索杆应力变化.     

曲线参数化技术研究与分析

对基于曲线的参数化技术作了研究与分析。提出了实现曲线参数化的六个基本要素，即曲线的分类；曲线尺寸的提取研究；曲线基本约束关系的归纳以及约束的语言文法表示；曲线、曲面的几何拓扑网状结构表示；约束的求解与几何推理；约束关系的满足方法。对其中的曲线尺寸作了探讨，并重点研究了曲线的约束关系满足方法。最后作了实例分析。     

大气腐蚀下网架结构症状可靠度及寿命预测

为了确定网架结构因钢材遭受大气腐蚀而引起的结构性能退化,用钢材长期暴露腐蚀试验所得的模型代替实际腐蚀过程,建立以杆件应力为主要症状的结构可靠度方法.在杆件壁厚随时间不断改变的条件下,将控制杆件的应力随时间变化曲线用于拟合Weibull模型曲线,以此生命症状模型对网架结构进行基于症状的可靠度分析和结构剩余寿命预测.考虑实际健康监测所得症状值与理论预测值的差异,对可靠度分析结果进行修正.算例结果表明,在单一损伤所致性能退化条件下,结构可靠度和结构剩余寿命以设计年限为基准,逐年递减.该结论与相关文献的结果一致.     

圆柱形薄壳结构的试验模态分析方法研究

针对某圆柱形薄壳结构,采用锤激法和Modal Impact分析软件,分别应用SIMO、MISO和MIMO方法进行了对比试验,获得了满足模态置信准则要求的试验数据.3种方法获得的实验结果与有限元计算结果进行了对比分析.结果表明,SIMO和MISO试验方法应用于圆柱形薄壳结构的模态分析均存在局限性,或者出现"漏频"或者不能得到明显的振型.MIMO试验模态分析方法能够较好地解决以上2种方法存在的不足,在激励与响应选择适当的情况下,可以得到全面准确的模态分析结果,适用于圆柱形薄壳结构的模态分析.     

内外双重张弦网壳结构的模型设计及静力试验

为了研究内外双重张弦网壳结构整体预张力的分布特性和静力荷载下的内力和变形特点,按照1∶15比例设计和制作了乐清体育馆屋盖的缩尺模型.将整个结构分为索杆部分和梁元部分,根据相似性原理确定模型各参数的相似比;进行构件和节点的设计,讨论模型设计的有效性;根据试验内容和模型特点确定试验的加载方案和测量方案,对该模型进行全垮加载试验.研究结果表明：有限元分析结果和试验值吻合较好,试验模型的设计、加载方式和测量方案满足要求;全跨加载情况下的结构内力和变形基本上呈线性变化,说明体育馆采用的新型内外双重张弦网壳结构具有良好的承载能力和结构刚度,结构体系安全可靠.     

Epsilon算法在汽车结构设计分析中的应用

基于矩阵摄动法和Epsilon算法,给出了一种新的结构修改静态重分析方法。该方法直观、容易实施,计算量比重新求解小。将该方法应用于汽车车架的设计计算中,结果表明:与 Kirsch组合近似法比较,即使汽车车架结构参数修改比较大时,应用该方法也能得到满意的结果。     

Epsilon算法在汽车结构设计分析中的应用

基于矩阵摄动法和Epsilon算法,给出了一种新的结构修改静态重分析方法.该方法直观、容易实施,计算量比重新求解小.将该方法应用于汽车车架的设计计算中,结果表明与Kirsch组合近似法比较,即使汽车车架结构参数修改比较大时,应用该方法也能得到满意的结果.