局部双层叉筒网壳的非线性和线性分析

叉筒网壳由圆柱面网壳交贯而成,局部双层叉筒网壳是介于双层叉筒网壳和单层叉筒网壳之间的网壳结构形式.本文首先提出了三种局部双层网壳的构成方式,继而针对局部双层叉筒网壳的布局特点,对其进行了非线性、线性、刚接、铰接等多种计算模型的比较分析,揭示了双层区域的线性性质和单层区域的非线性性质,进而有的放矢地提出了＂非线性-线性联合＂这种适合局部双层网壳分析的合理、准确、高效的方法.     

局部双层网壳结构的几何非线性分析

本文提出用子结构法解决具有刚接与铰接混合连接的局部双层网壳结构的几何非线性分析。该法简单方便地对局部双层网壳结构进行线性与非线性分析,能实现稳定性分析的载荷－位移全过程跟踪而无需单独推导刚接、铰接以及一端刚接一端铰接杆单元的弹性刚度矩阵和几何刚度矩阵,而且可以将平面问题与空间问题、刚接与铰接混合连接体系进行统一处理。算例表明,该法对于局部双层网壳结构的统一和整体分析是非常有效的。     

局部双层网壳结构的减震设计分析

对增设粘滞阻尼器的局部双层网壳结构进行减振分析,探讨了阻尼器位置、数量、阻尼系数等不同参数对局部双层网壳结构减振性能的影响,分析了不同参数阻尼器的减振效果.计算分析表明:结构阻尼单元的阻尼系数越大,结构的减振效果越好;设置的阻尼器数量越多,结构减振效果越好;对于局部双层球壳结构,斜向设置粘滞阻尼器的效果最佳.     

大跨双层球面网壳结构连续倒塌失效机理研究

采用变换荷载路径法,对某大跨度双层球面网壳结构进行双重非线性屈曲及强度分析,研究其抗连续倒塌性能,并根据失稳及强度破坏准则探讨大跨度双层球面网壳结构连续倒塌的失效机理.研究表明,双层球面网壳结构冗余度较高,在使用荷载作用下结构8个节点的严重局部破坏都未引发其连续倒塌,本文中的双层网壳结构直到受到3倍左右使用荷载时才发生连续倒塌破坏;通过不断加大结构所受荷载幅值,发现没有局部破坏的完整大跨度双层球面网壳结构最终倒塌时发生失稳破坏,遭到轻微局部破坏的结构最终倒塌时是失稳和强度破坏的共同作用,遭受严重局部破坏的结构最终倒塌时发生强度破坏.     

大跨双层球面网壳结构连续倒塌失效机理研究北大核心CSCD

采用变换荷载路径法,对某大跨度双层球面网壳结构进行双重非线性屈曲及强度分析,研究其抗连续倒塌性能,并根据失稳及强度破坏准则探讨大跨度双层球面网壳结构连续倒塌的失效机理.研究表明,双层球面网壳结构冗余度较高,在使用荷载作用下结构8个节点的严重局部破坏都未引发其连续倒塌,本文中的双层网壳结构直到受到3倍左右使用荷载时才发生连续倒塌破坏;通过不断加大结构所受荷载幅值,发现没有局部破坏的完整大跨度双层球面网壳结构最终倒塌时发生失稳破坏,遭到轻微局部破坏的结构最终倒塌时是失稳和强度破坏的共同作用,遭受严重局部破坏的结构最终倒塌时发生强度破坏.     

大型局部双层网壳的体系及稳定性研究

本文总结了近四年课题组关于大型局部双层网壳的研究成果。首先介绍了局部双层网壳体系及其成形方法,一般可基于基本的双层、单层网壳演变而来,如球面(大矢高、小矢高)、柱面网壳,叉筒以及其它组合形式。几何非线性混合有限元法是分析结构稳定特性的有效方法,弧长法、广义增量法与Newton-Raphson方法结合可实现屈曲后过程跟踪,可以采用通用有限元软件或开发程序。然后主要用自己编的程序进行了大量典型局部双层网壳的稳定特性分析及参数影响分析,包括矢高、跨度、矢跨比、厚度、厚跨比、单层区域大小、支承边界刚度等。最后介绍了几个大型局部双层网壳工程设计应用,并进行了稳定特性分析,保证强度与稳定的合理性。     

花瓣形式网壳结构方案分析

兰州新区市民广场花冠采用花瓣形式的网壳结构,其曲面形状复杂、几何尺度大、悬挑跨度大。悬挑根部采用局部双层网壳。对该局部双层网壳结构方案进行静力、动力计算和整体稳定性分析,结果表明:该网壳结构具有较好的整体刚度、稳定性和冗余度,在保证安全性的前提下能够很好地实现建筑的形态意象。     

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。     

大型柱面网壳的非线性稳定性分析

本文对柱面网壳结构的非线性受力性能进行了详细的研究。为此，椎导了适合于弹性大位移分析的空间杆单元的切线刚度矩阵，采用零位移增量范敷法对结构变形进行全过程跟踪分析，并编制了相应的计算程序。通过对若干考题及单、双层柱面网壳的计算分析，验证了本文理论的正确可靠，得到了一些有价值的结论。     

单层球面网壳结构抗连续倒塌设计

单层球面网壳冗余度较低,个别杆件失效容易引起结构连续倒塌。为提高单层球面网壳的抗连续倒塌能力,可以采用将单层网壳主肋设计为局部双层的方法。应用ABAQUS软件通过自编程序,考虑杆件失稳及失稳后行为,对比分析了采用局部双层前、后静力荷载作用下单层球面网壳极限承载力、节点位移和失效模态,以及采用局部双层前、后地震荷载作用下单层球面网壳极限承载力。分析了地震作用下局部双层厚度不同时单层球面网壳结构的极限承载力。分析结果表明,将单层球面网壳主肋设计为局部双层可提高网壳结构极限承载力,改变网壳失效模式。     

平板网架子结构圆柱面交叉立体桁架系巨型网格结构的研究

针对子结构为双层平板网架的圆柱面交叉立体桁架系巨型网络结构 ,分析了主体结构的构成、形体参数、支承方式等 ;建立了几何非线性力学模型 ,编制了相应的稳定分析程序 ;就整个结构的静力与稳定性等方面进行了较为全面系统的研究 ,将为该结构形式的工程应用提供理论指导     

单层网壳结构在地震作用下的弹塑性动力响应研究

采用U L有限元列式 ,基于各向同性强化模式 ,Von Mises屈服准则和Prandtl Renss增量理论 ,针对强烈地震作用 ,考虑结构的几何和材料非线性 ,研究单层网壳在多维地震作用下的弹塑性动力响应计算。提出了一种有效的适用于网壳结构非线性动力响应的增量 /迭代有限元计算方法 ,考虑了转角大位移的精确计算 ,并对一个短程线形单层球面网壳结构进行了地震响应的双重非线性时程分析研究 ,探讨了结构的延性抗震性能     

局部双层网壳结构设计

依据梁 柱单元非线性有限元理论 ,编制了网壳结构几何非线性分析程度 ,分析了不同矢跨比、不同双层杆件布置区域的两种跨度的局部双层网壳的静力、稳定特性 ,比较了变化规律 ,确定了不同矢跨比下 ,单层网壳边界处布置双层杆件的合理范围。所得结果可为类似结构设计提供依据     

凯威特型局部双层网壳结构特性分析

本探讨了凯威特型网壳局部双层形式的构成原则、几何特点,给出了五种典型的局部双层网壳形式,并对这些经 几何非线性受力特征、经济指标等进行了深入的分析,并与对应的单层和 双层网壳作了比较。根据分析结果,得出了一些具有实际应用价值的结论。     

通过模型升级确定球节点的非线性性能

脱离整体结构单独研究球节点,并不能真正反映节点在结构中的性能。以某足尺双层网格结构试验为基础,研究典型球节点的实际性能。采用反问题法和有限元模型升级技术,建立了优化问题。使目标函数为双层网格结构的试验结果与相应有限元结果的差异最小。为模拟双层网格结构有限元模型中节点的非线性性能,并将其设为升级参数(优化变量),通过遗传算法求解优化问题。因此,通过升级双层网格结构中的有限元模型,可确定实际工况下球节点的性能。结果表明:升级模型能准确预测双层网格结构的真实反应。节点的荷载-位移曲线在初始阶段呈低刚度的非线性关系,随后刚度逐渐增大,并呈现为线性关系,与实际工况一致。     

网壳结构的三维地震响应分析

网壳结构是空间结构中常见的结构形式,利用ANSYS有限元分析方法,对局部双层网壳结构进行了地震作用时程分析计算,得到了结构杆件的内力和节点的位移,对结构动力响应在线性、几何非线性及几何和材料非线性情况下进行了分析对比。分析结果表明,网壳结构在三维地震作用下应该考虑几何和材料非线性的影响。     

大矢跨比局部双层球面网壳的形式及稳定性分析

首先比较了球面基本三角形网格的划分形式，最优网格划分法得到的网格三类型数量最少，最经济，提出了构造球面网壳局部双层形式的方法和五种具有工程应用价值的形式，采用几何非线性有限元理论，对几种网壳形式进行了深入的稳定分析，参数分析并与单层网壳的稳定特征进行了比较，本研究结果对实际工程有重要应用价值。     

周边局部为双层的球面网壳屈曲规律和特性

以中部单层、周围局部双层的球面网壳为对象,采用Newton-Raphson增量迭代及弧长法对结构进行了非线性有限元分析,总结了此类网壳结构的失稳规律,并且得出了结构由单层过渡到双层时临界荷载的变化规律。研究结果表明,局部双层网壳能够明显改善单层网壳的稳定性能,提高其网壳的屈曲荷载,既具有双层网壳的稳定性,又能节省钢材,是一种理想的空间结构形式。     

大型体育场罩棚网壳结构的稳定性和抗震性能分析

河南省体育场罩棚采用了变厚度双层扁网壳结构形式,长度２７０ｍ,最大悬挑５５ｍ。本文结合实际工程,采用有限元非线性分析理论对网壳结构的稳定性进行了全过程跟踪分析,分别讨论了网壳结构在有无初始安装偏差影响下的稳定性质。并对网壳结构进行动力分析,研究了结构的自振特性,然后进一步利用振型分解反应谱法,分析了竖向地震作用下,网壳结构的地震内力系数分布情况。     

A new fracture criterion for peridynamic and dual-horizon peridynamics

A new fracture criterion based on the crack opening displacement for peridynamic (PD) and dual-horizon peridynamics (DH-PD) is proposed. When the relative deformation of the PD bond between the particles reaches the critical crack tip opening displacement of the fracture mechanics, we assume that the bond force vanishes. A new damage rule similar to the local damage rule in conventional PD is introduced to simulate fracture. The new formulation is developed for a linear elastic solid though the extension to nonlinear materials is straightforward. The performance of the new fracture criterion is demonstrated by four examples, i.e. a bilateral crack problem, double parallel crack, monoclinic crack and the double inclined crack. The results are compared to experimental data and the results obtained by other computational methods.