基于神经网络算法的大跨度双层扭网壳的设计

应用误差反向传播的人工神经网络技术对大跨度双层扭网壳进行设计,双层扭网壳的跨度在50~80 m之间变化,训练了估算双层扭网壳的最大挠度、重量和杆单元横截面面积的神经网络。为减少数据的非线性和提高训练速度,形成了特殊的数据排序方法。这种方法提供了必要的稳定性。本文研究表明应用神经网络技术对双层网壳结构进行设计是可行的。     

施威德勒型球面网壳屈曲荷载与自振频率关系分析

应用动力学原理对网壳屈曲荷载与自振频率的关系进行了分析,并利用有限元法对某施威德勒型球面网壳进行了线性屈曲、非线性屈曲、自振频率分析.对比了网壳线性屈曲与非线性屈曲分析所得的屈曲荷载值,验证了荷载-自振频率法所得屈曲荷载值的可靠性;对荷载-自振频率曲线进行了拟合,推导了拟合公式.结果表明:拟合公式计算结果与有限元分析结果相对误差小于4.3%;荷载-自振频率法对网壳的稳定性监测具有一定的参考价值和实践指导意义.     

杆件随机初弯曲对半刚性连接单层网壳稳定承载能力影响研究北大核心CSCD

单层网壳结构是一种缺陷敏感型结构,其稳定承载能力受节点刚度和杆件初弯曲的影响较大.为更有效地研究节点半刚性和杆件随机初弯曲对网壳稳定承载能力的影响,引入双单元法实现了对网壳节点半刚度特性的模拟,运用了一种同时考虑节点刚度和杆件初弯曲的数值方法,分析了节点刚度、杆件初弯曲大小和方向的随机性对网壳屈曲承载能力的影响.深入研究了屈曲荷载系数的概率分布,得到其概率分布规律,拟合了关于网壳屈曲荷载系数的对数均值和对数标准差随节点刚度系数变化的折减系数公式.据此可高效简便地推导出网壳屈曲荷载系数的置信区间,从而得到网壳的极限屈曲荷载,为单层网壳结构的稳定承载能力分析提供了一种准确实用的分析方法.     

单层柱面网壳的稳定性(下)──六、拟合公式

单层柱面网壳的稳定性（下）沈世钊陈昕张峰范卓（哈尔滨建筑大学哈尔滨１５０００１）六、拟合公式为便于实际设计应用，在针对实际尺寸网壳进行的大规模参数分析的基础上，本文最后试图为柱面网壳的稳定性验算提出一个适当的拟合公式。与球面壳体不同，在关于柱面壳体的...     

单层球面网壳结构稳定性的双重非线性分析

在单层球面网壳结构稳定性研究方面,同时考虑材料非线性和几何非线性的研究领域,很少有人涉足。首先给出了ANSYS模型参数分析方案,再利用ANSYS,考虑了几何非线性和材料非线性两个方面,分析了影响单层球面网壳结构稳定性的三个因素,即球面矢跨比与分割频数、分割扇形面数。并通过38例单层球面网壳结构的分析数据的回归拟合,得到理想的周边铰接的K6-6型单层球面网壳结构的临界荷载的计算公式,通过算例验证了本文公式的有效性。     

单层椭圆抛物面网壳自振特性分析及实用公式

系统分析了矢跨比、跨度、支座刚度和屋面荷载等因素对单层椭圆抛物面网壳自振特性的影响,并在对大量该网壳模型自振特性分析基础上,利用多元最小二乘法拟合出了单层椭圆抛物面网壳基本频率的计算公式,同时对该公式的精确度进行了验证。     

强震下单层柱面网壳损伤及失效机理研究

基于结构损伤理论,对单层柱面网壳在强震下的失效机理进行研究。单层柱面网壳在强震下不仅会发生动力失稳,也可能由于过度塑性发展导致动力强度破坏的模式。对于动力强度失效的研究,应当在分析中考虑材料损伤累积以及断裂效应的影响。为在有限元分析中包含这一影响因素,编制了基于通用有限元软件ABAQUS的用户材料子程序,具有较高的计算精度和较好的收敛性。应用其对单层柱面网壳在强震下的响应进行参数研究,并与基于理想弹塑性材料时的响应对比,讨论考虑材料损伤对网壳失效特征的影响。将单层柱面网壳在强震下失效时刻的多项特征响应进行统计分析,拟合了能够表征网壳损伤程度的损伤模型,建立单层柱面网壳在强震下的失效判别准则。针对实际工程抗震设计中采用损伤累积本构模型计算的困难,提出网壳结构失效极限的简化判别方法。     

突变理论在单层网壳屈曲分析中的应用

将突变理论应用于大跨空间结构,推导了单层网壳结构的总势能方程、平衡曲面方程和分叉集方程,证明了单层网壳结构的突变模型符合尖点突变模型,并且通过计算拟合出结果各曲线和数据,验证了理论推导的正确性,并且为研究连续倒塌得出了一些有意义的数据。     

单层柱面铝合金网壳结构强震失效机理及地震易损性

通过有限元分析软件ABAQUS建立了单层柱面铝合金网壳结构的有限元分析模型,利用增量动力分析方法（IDA）对网壳结构进行强震作用下动力响应全过程分析,获得了单层柱面铝合金网壳结构强震失效模式。基于模糊数学理论提出单层柱面铝合金网壳结构强震失效判别方法,结合结构损伤理论拟合网壳结构强震损伤因子,通过大规模参数分析定义适用于铝合金网壳结构的损伤程度分级,对铝合金网壳结构不同损伤状态进行划分。通过随机抽样选取一定数量的结构-地震样本,对铝合金网壳结构开展地震易损性分析,通过回归分析建立地震易损性函数,获得单层柱面铝合金网壳结构的概率地震易损性曲线。结果表明：通过结构地震易损性分析可以看出铝合金网壳结构具有良好的抗震性能,在强震作用下保持基本完好或仅有轻微破坏的概率较大。     

随机风荷载下双层网壳屋盖的矩稳定分析

为研究双层网壳屋盖各杆件在随机风荷载下的二阶矩稳定性,首先基于随机稳定理论,将杆件横向振动模拟为以振幅和相位角表示的二维马尔可夫过程,推导了杆件风致随机失稳边界方程;然后根据测压模型风洞试验结果拟合了网壳屋盖各杆件的风荷载功率谱,代入随机失稳边界方程可实现对各杆件的风致随机稳定性进行评价。数值计算结果表明,双层网壳屋盖的二阶矩稳定性受到风向、平均风速和杆件截面尺寸和弹性模量的影响。     

基于神经网络的结构分析方法

探讨了基于神经网络的结构分析方法,建立了基于神经网络进行结构分析的通用模型框架,通过对单层schwedler型球面网壳的近似分析研究,表明本文方法的有效性,并指出了今后的研究重点和发展方向,对神经网络的推广应用具有一定的指导意义。     

单层网壳结构动力稳定性分析方法

本文系统分析了单层网壳结构动力稳定性的研究方法。论证了对于在复杂荷载作用下非线性、多自由度复杂结构的动力稳定性问题,基于严格数学定义的Lyapunov运动稳定性理论目前尚不能提供有效的判别准则。通过理论分析和计算指出“刚度矩阵的正定与负定”不足以判定结构是否动力失稳。提出了动力响应全过程曲线的概念,并以此曲线为基础结合结构的时程响应曲线来判定网壳结构的动力稳定性。通过对不同类型荷载、不同计算条件下的网壳结构的弹性和弹塑性动力稳定性的分析,验证了本文所提判别方法的合理性。     

网壳结构的整体稳定性分析方法

介绍了壳体结构的四类整体稳定性分析方法,并分别阐述了各类网壳结构整体稳定性分析方法的原理、研究现状及其优缺点,为工程结构分析提供指导,以期提高壳体结构稳定性分析水平。     

Elasto-plastic stability of single-layer reticulated shells

Investigation of elasto-plastic stability of reticulated shells has gradually become more and more attractive to researchers. However, the analysis of the elasto-plastic stability is much more complicated than the elastic analysis, because of the involvement of both the geometrical nonlinearity and the material nonlinearity and the interactions of the two. Taking into consideration of material nonlinearity, the elasto-plastic stability behaviour of reticulated shells will be significantly different, which can only be revealed by large amount of geometrically and material nonlinear analysis of the structures. The elasto-plastic stability of seven types of commonly used single-layer reticulated shells (Kiewitt-8, Kiewitt-6, Geodesic, Schwedler Bidirectional, Schwedler Monoclonal, Sunflower, and Radial Rib) was investigated systematically with ANSYS, in which more than 2000 cases of geometrically and material nonlinear analysis were conducted with different initial geometrical imperfections, geometrical, structural and load parameters. Based on the analytical results and via comparison between elastic and elasto-plastic buckling loads, the plasticity influence coefficients were summarized for each type of the reticulated domes. These coefficients can be used to predict accurately the elasto-plastic buckling load in design practice of the reticulated domes, which is an easy way for designers to evaluate stability of the reticulated shells.     

半刚性节点单层球面网壳整体稳定性分析

上海国际会议中心单层球面网壳采用的贯通式节点属于半刚性节点,这种节点的弯矩一转角关系可以采用分段等效剐度的方法来考虑。本文采用一致模态法分析了考虑节点刚度和不考虑节点刚度时的网壳在两种荷载工况下的整体稳定性,并研究了节点刚度对网壳整体稳定性的影响。     

索撑双向网格型单层柱面网壳稳定性研究

双向网格型单层柱面网壳结构不仅外型美观、各构件布置规则,而且质量轻、采光好。但是随着网壳跨度越来越大,整体稳定性问题也日益突出,因此制约了此类网壳结构在实际工程中的应用。为此,针对双向网格型单层柱面网壳结构,提出了一种新型布索方案,即在双向网格面内布置斜拉索提高结构的面内刚度,在双向网格面外通过撑杆布置横、纵拉索提高结构的面外刚度。首先通过对不同跨度网壳结构的弹塑性分析验证拉索的布置效果,并考虑各种参数变化对结构稳定性的影响,论证了此类网壳结构的合理性和实用性。其次,结合模型的静力试验研究了此类索撑柱面网壳结构的稳定性,论证了拉索布置的合理性。结果表明,采用撑杆和拉索的交错布置后,网壳结构的受力更加合理,其承载能力有了大幅度提高。此类索撑网壳结构为缺陷不敏感结构,但是撑杆长度对结构承载能力的影响很大,对于不同跨度的网壳结构,撑杆的最佳长度有所不同,实际工程中要确保撑杆具有最佳长度。     

基于容许位移的网壳结构稳定验算实用方法

针对网壳结构的稳定承载能力分析操作复杂且所需机时较多的不足,本文提出了一种容许位移验算方法。该方法以设计临界荷载所对应的位移值作为容许位移值,将承载能力验算转换为位移验算,然后以容许位移值来校核网壳结构的稳定设计。以K8型单层球面网壳为例,展现了该方法的具体实现过程。实例设计表明该方法操作简单,计算量小,可为网壳结构在方案设计阶段进行稳定验算提供了一种近似方法。     

K6型单层球面木网壳稳定承载力非线性分析

针对4组不同节点构造、矢跨比的木结构网壳试验模型,采用ANSYS软件中的Beam189非线性梁单元模拟连接节点的半刚性特征,开展基于多段梁模型的网壳承载力全过程非线性有限元分析。通过对比有限元与试验结果在荷载 位移全过程曲线、破坏模式以及极限承载力等方面的吻合度,判断多段梁方法在木结构网壳稳定性分析上的可行性。研究发现：多段梁方法与试验结果较吻合,多段梁分析方法可有效揭示木网壳的破坏机理;矢跨比是影响单层木网壳破坏形式的主要因素,大矢跨比易出现强度破坏,小矢跨比易出现稳定破坏,节点刚度对小矢跨比模型的影响程度更加明显;弹塑性分析时,木结构网壳的极限承载力建议按弹性多段梁有限元分析承载力的40%取值。研究成果以期为木网壳非线性稳定承载力的进一步研究提供借鉴。     

单层球面网壳火灾爆炸动力响应

以K8型单层球面网壳为研究对象,考虑几何非线性和温度对材料性能的影响,完整模拟了单层球面网壳在发生火灾的不同阶段受到爆炸冲击作用时的动力性状。据B-R准则,通过爆炸峰值超压与结构动力特征响应之间的关系,可判定K8型单层球面网壳在不同火灾阶段,爆炸冲击作用下的动力稳定性临界峰值超压。分析了单层球面网壳的矢跨比、屋面荷载、约束布置等参数对其在不同火灾阶段的爆炸冲击动力稳定性的影响。研究表明:火灾对网壳结构在爆炸冲击作用下的动力稳定性有较大影响,当网壳杆件最高温度达500℃以上时,结构的抗爆能力明显降低。矢跨比、屋面质量、约束布置对网壳在火灾不同阶段的抗爆能力均有不同程度的影响。