基于ANSYS的钢结构平面外稳定分析

采用ANSYS中非线性屈曲分析、线性屈曲分析(特征值屈曲分析)两种方法来确定结构的临界荷载和结构发生屈曲响应时的特征形状。对ANSYS得到的临界荷载与理论公式的临界荷载进行比较。用ANSYS非线性屈曲分析程序计算压弯构件的临界荷载。然后利用ANSYS有限元程序和GB 50017-2003《钢结构设计规范》对单跨对称门式刚架进行平面外稳定分析。     

索-拱结构平面外弹塑性稳定分析

应用有限元方法对索-拱结构及普通拱结构的稳定性能进行对比研究.其方法是:借助于通用有限元软件ANSYS对比研究索-拱与普通拱结构在各种荷载作用下的稳定性能.结合牛顿-拉弗森法和弧长法,分别对索-拱与普通拱结构在考虑几何非线性及同时考虑几何与材料双重非线性情形的极限承载能力进行数值分析.研究结果表明,索可以非常明显地提高...     

平面钢管桁架的面外稳定分析模型研究

受压主管无面外支撑的平面钢管桁架的承载能力主要由其平面外的稳定性控制,而其面外稳定性又主要取决于桁架相贯节点的面外转动刚度。推导K型对称圆钢管相贯节点的面外转动刚度计算公式,进行数值验证,在此基础上建立平面钢管桁架面外稳定分析的杆系有限元模型。进行平面钢管桁架面外稳定性的足尺试验研究,与杆系有限元模型的计算结果进行对比分析。数值分析和试验研究表明:提出的平面钢管桁架的面外稳定分析模型具有较高的计算精度,可以应用于实际工程的分析和设计。     

平面钢管桁架拱平面外稳定试验研究与有限元分析

对2个跨度为10 m的圆弧形平面圆钢管桁架拱模型进行全跨均布荷载作用下的静力试验研究,分析了平面钢管桁架拱的平面外稳定承载力。引入平面外转动弹簧单元、水平位移弹簧单元,建立弹簧-杆系有限元模型,对试验模型进行非线性有限元分析。试验和有限元分析结果表明：下弦杆无平面外支撑的平面钢管桁架拱,在极限状态时,受压上、下弦杆发生侧向弯曲失稳,并引起整体平面外弯曲失稳破坏;圆钢管相贯节点的平面外转动刚度对试验模型的平面外稳定承载力影响显著。弹簧-杆系有限元分析结果与试验结果较为吻合,可为同类型结构的平面外稳定分析、设计提供参考。     

钢拱平面外稳定的有限元分析

通过有限元软件对钢拱在不同的荷载条件、圆心角、支座约束、侧向支撑等参数下进行平面外弹性稳定分析．得出拱的平面外屈曲荷载随着圆心角的增大而逐渐减小和侧向支撑的数量对屈曲荷载的影响。     

平面钢管桁架平面外稳定混合有限元分析

平面外失稳通常是无支撑平面钢管桁架在极限荷载作用下的破坏形式之一。在平面钢管桁架平面外稳定问题的求解方法中,采用梁板壳混合有限元模型在完成整体稳定分析的同时,还可以得到节点区域实际的受力状况,且具有求解精度较高、单元数量较少的特点。根据混合有限元的基本原理,给出了混合单元交界上的结点约束方程。针对混合有限元求解方程的特点,为避免在求解上遇到数值困难,给出了混合单元模型在单元划分、求解方法上的原则和建议。数值算例与试验结果表明,混合有限元模型计算耗时较少,能较为准确的分析平面钢管桁架平面外失稳过程,提出的求解方法及建议较好的避免了数值困难的产生。     

铰接式斜撑平面桁架拱的平面外弹性屈曲性能

对设置连续和不连续斜撑的平面桁架拱的平面外弹性屈曲性能进行研究。首先,研究连续斜撑平面桁架拱,得到一个理论上的平面外弹性屈曲荷载的封闭解。通过有限元法分别研究不连续支撑平面桁架拱的两个重要参数——斜撑阈值刚度和相邻支撑间一段拱的平面外弹性屈曲荷载。此外,有限元结果显示,如果平面桁架拱由在腹杆与弦杆间使用相贯节点制作而成且受上弦杆约束,那么受刚度不足的影响,下弦杆的外平面屈曲可以完全避免平面桁架拱产生外平面屈曲,之后桁架拱会完全受上弦杆所约束。     

一种新型格构式刚架平面外稳定影响友数分析

介绍一种截面为三角形的新型空间格构式刚架体系。由于其突出屋面的上比杆无支撑相连，该体系的平面外整体稳定方面的研究就成为一个刻不容缓的问题。通过大量的计算机分析，对这种结构体系的平面外整体稳定承载力影响参数进行了研究，并给出了一些实用的结论。     

一种新型格构式刚架平面外稳定的实用算法

截面为三角形的轻型空间格构式刚架的平面外整体稳定性是设计中必须考虑的问题。从结构的全过程分析着手 ,考虑几何非线性 ,经过大量的计算机分析 ,对这种结构体系的整体稳定性能进行了研究 ,并通过对所得数据的归纳和与等效实腹式刚架的比较 ,提出了一个简便可行的稳定验算方法。     

海安电视发射塔整体稳定分析

海安电视发射塔是典型的高耸结构,其结构布置不同于传统的电视发射塔,该结构只设有横杆和斜杆,没有主柱,所有的竖向荷载均由斜杆承担,因此海安电视发射塔的整体稳定显得尤为重要。本文利用ANSYS有限元软件对海安电视发射塔分别进行了特征值屈曲分析、初始缺陷屈曲分析和双重非线性分析。对比结果发现,初始缺陷对结构稳定的影响较小,材料非线性对结构稳定的影响较大,对其进行整体稳定分析时,不可忽略材料非线性的影响,为类似结构的稳定性设计提供了参考。     

青岛国际帆船中心钢屋面结构稳定分析与设计

青岛国际帆船中心是2008年奥运会帆船帆板比赛用场地之一,其钢屋面结构比较特殊,单榀平面结构为圆弧形H型钢梁和圆管柱铰接而成。介绍了特征值屈曲分析和非线性有限元全过程跟踪分析方法在结构整体稳定分析中的应用,以及钢屋面结构体系的布置情况和结构的空间受力体系,供类似工程参考。     

青岛国际帆船中心媒体中心钢屋面结构稳定分析与设计

青岛国际帆船中心是2008年奥运会帆船帆板比赛场地之一,其媒体中心钢屋面结构比较特殊,单榀平面结构为圆弧形H型钢梁和圆管柱铰接而成。介绍特征值屈曲分析和非线性有限元全过程跟踪分析方法在本结构整体稳定分析中的应用以及钢屋面结构体系的布置情况,可为类似工程提供参考。     

偏心受压铝合金构件稳定的试验研究

以长细比和荷载偏心率为主要参数,测试了19个H形截面铝合金挤压型材偏心受压试件的稳定承载力,13个试件在受弯平面内发生了整体弯曲屈曲,6个试件在受弯平面外发生了弯扭屈曲。对试验结果进行了分析,并将试验结果与国家标准《铝合金结构设计规范》(报批稿)以及《欧洲铝合金结构设计规范》(EN9)进行了比较。研究表明,对于弯曲屈曲两规范与试验结果均吻合较好,对于弯扭屈曲两规范都偏于安全,且两种情况下我国规范与试验结果均更为接近。     

奥运羽毛球馆张弦穹顶基于整体稳定的优化设计

以2008年奥运会羽毛球比赛馆张弦穹顶结构为例,对张弦穹顶和单层网壳进行了内力、节点位移、特征值屈曲和非线性屈曲的荷载位移平衡路径的跟踪分析,阐述了张弦穹顶结构的优越性。对联方型、肋环型、肋环斜杆型张弦穹顶的分析比较表明,联方型网格经济合理,更适用于张弦穹顶结构。分析了网格密度、矢跨比、撑杆长度、初始缺陷、钢索预应力等设计参数的影响,得到了具有工程实用意义的结论。分别以网壳杆件内力和节点位移为目标函数编制了优化程序,研究了钢索合理预应力度的确定方法。     

柱脚连接对柔性框架结构稳定性的影响

由冷成型钢加工而成的仓储货架经常被安装在楼板和柱子间没有任何实质连接的平坦楼板上。在过去的十年内,进行了许多钢及组合梁柱节点的研究,但是对于能够确保结构和基础连接的柱脚的研究则很少。柱脚的性能会对仓储货架的结构反应有很大的影响。本文考察了柱脚连接的性能以及它们对于诸如仓储货架一样的柔性框架结构的整体稳定性的影响。识别了楼面连接从完全固接到铰接的转换条件。这些转换条件主要取决于荷载的特性以及结构的几何尺寸。通过采用一个计算机代数通用程序来计算承载力,对一个柔性门式刚架柱脚的转换条件进行了理论的研究。介绍了验证理论结果的一个试验方案。结果表明,理论值和试验值具有很好的相关性。还采用有限元分析对理论结果进行了验证。另外,还使用有限元分析的方法对多跨柔性框架结构的转换条件进行了推导。     

板片空间结构的缺陷稳定分析

目前工程中主要采用的一致缺陷模态法对板片空间结构进行缺陷稳定分析得到的并不是结构的最小临界荷载。提出了改进的方法,即采用弹性完善空间结构的临界位移作为结构最不利的初始几何缺陷,然后采用New-Raphson法求得结构的临界荷载。根据对随机缺陷模态法得到的改进方法的概率可靠度以及对具体的模型试验的分析,可以认为改进方法所得到的临界荷载是结构的最小临界荷载。     

广州新电视塔透空区外筒群柱面外稳定承载力与设计方法研究

为解决广州新电视塔透空区群柱面外稳定性设计问题,在底部透空区5柱模型试验研究的基础上,对5柱模型和各透空区外筒群柱的稳定性能进行了深入的理论研究。首先,运用有限元方法对5柱模型在各种轴力分布模式下的弹性屈曲性能以及轴压稳定承载力进行了研究,其结果显示:周边柱轴压力水平越低,5柱模型中最不利柱受到的约束越强,轴压稳定承载力也越高,而且其对初始缺陷不敏感。其次,指出计算长度系数法适用于透空区群柱面外稳定性设计,针对透空区群柱所受约束作用十分复杂的特点,提出可通过有限元屈曲分析确定柱面外计算长度系数。第三,针对5柱模型,比较了分别由试验、有限元方法和基于有限元屈曲分析的计算长度系数法确定的最不利柱轴压稳定承载力,表明有限元分析结果具有较高的准确性,同时验证了计算长度系数法用于群柱面外稳定性设计具有一定的安全性。最后,通过对有限元屈曲分析给出了各透空区外筒群柱面外计算长度系数的建议值,为了广州新电视塔透空区外筒群柱的面     

单层网壳结构弹塑性稳定性和优化设计研究

以民航博物馆不规则连续单层网壳结构为例,对单层网壳考虑弹塑性稳定性和优化设计进行探讨。比较了各荷载工况作用下的几何非线性极限承载力、弹塑性非线性极限承载力与荷载标准值之比和线弹性外力势能的分布规律,初步探讨了在诸多荷载组合工况中选择单层网壳结构弹塑性稳定极限承载力控制工况的方法。探讨单层网壳考虑弹塑性稳定优化设计的实用简化方法,提出了杆件截面优化的应力比缩减分层法,使复杂的优化设计问题简单化。     

Y形柱稳定性分析研究

Y形柱是机场航站楼屋盖支承体系中常采用的一种构件形式,作为主要承重构件,其稳定性决定了屋盖结构的整体承载能力。利用荷载-位移全过程跟踪技术,考虑几何非线性、材料非线性和初始几何缺陷,研究了在竖向和水平风、地震作用下薄壁Y形柱的稳定性。研究表明:竖向荷载作用下Y形柱以分叉段平面外屈曲为主要失稳模式;Y形柱对初始几何缺陷不敏感;水平风荷载对Y形柱稳定性不起控制作用;竖向和水平荷载作用下,发生面外失稳前柱子分叉处已经进入塑性变形,柱子强度问题先于整体失稳。     

常州市体育馆椭圆抛物面弦支穹顶稳定性研究

常州市体育馆椭圆抛物面钢屋盖采用由Levy索杆系和单层网壳构成的弦支穹顶结构,与已研究的常规弦支穹顶相比,其具有体量大,矢跨比高和外形为椭圆抛物面的特点。将弦支穹顶与单层网壳进行稳定性对比研究,包括构件屈曲、线性屈曲和几何非线性屈曲等,分析了高矢跨比弦支穹顶中索杆系的作用以及对结构设计起控制作用的破坏形式。研究结果表明,索杆系增加了弦支穹顶的整体性,降低了其对初始几何缺陷的敏感性,但对结构刚度、基本自振周期和模态、构件屈曲荷载、线性屈曲荷载、无初始缺陷的非线性屈曲荷载、屈曲模态等影响不大。高矢跨比弦支穹顶仍对初始缺陷较为敏感,稳定性仍是结构设计控制因素之一。此外,由于椭圆抛物面外形,活荷载布置形式对结构屈曲模态影响较大,且满跨活荷载并不一定是最不利的活荷载布置形式。