新型薄壳结构的实用设计方法(四)

(二)装配式园柱形薄壳的静力计算 前述园柱形薄壳静力分析法可适用于一般无肋壳体。但在装配式结构中,由于壳体在纵横向均具有小肋,因此为了保证分析结果接近结构实际工作情况,就必须考虑壳体的各向异性的工作特征,以下我们建议一个能分析这类薄壳的实用计算方法。 1.基本假设 除了一般园柱形薄壳之基本假设外,我们还引入: (1)肋宽较肋高为小,故不考虑肋传递剪力; (2)肋之间距颇密,且不大于0.76d~(1/2)。(若肋之间距超过上述规定,本方法仍能应用,但这时必须取肋之有效宽度为0.7~6     

带肋扁壳的拟双层壳分析法

本文把蒂肋扁壳的肋看作为一层同壳，且连续化为下层壳，并与蒂肋壳的壳板即上层壳组成件同工作的拟双层壳计算模型，进而可按弹性小挠度薄壳理论分析计算蒂肋扁壳。文中椎导建立了一般情况下带肋扁壳混台法的基本方程式。这种构造上的拟札层壳一般不存在中面，因而壳体的薄膜内力、弯矩与薄膜应变、弯曲应变是耦合的，存在一个耦合矩阵，它可充分反映肋与壳板偏心矩e的影响。对于两向正盘正放与三向带肋扁壳文中作了详细的讨论，并说明了在一定条件下，基本方程式可简化为一个构造上正史异性甚至各向同性单层扁竞的基本方程式，以方便计算和工程应用。文中附有算倒两则。     

网状扁壳与带肋扁壳组合结构的拟三层壳分析法

本文对网状扁壳与带肋扁壳共同工作的组合结构(可简称组合网状扁壳),采用连续化的拟三层壳的计算模型,按弹性小挠度薄壳理论进行分析计算,推导建立了混合法的基本方程式。由于这种构造上的拟三层壳在一般情况下不存在中面,因而壳体的薄膜内力、弯矩与薄膜应变,弯曲应变是耦合的,存在一个耦合矩阵,使得基本方程式比单层光面的符氏扁壳方程要复杂得多。对于周边简支的组合网状扁壳可求得基本方程式的解析解。文中对三向、四向组合网状扁壳进行了详细讨论,并指出了在特定条件下,可退化为一个当量的各向同性单层扁壳。对于一般网状扁壳的拟壳分析法及带肋扁壳的拟壳分析法分别属于本文的两种特殊情况。文中附有计算例题。     

扁壳温度应力的计算(二)

三、圆形底扁球壳的温度应力计算(一)基本方程的坐标转换在建筑工程中经常用到比较扁平的圆形底球壳。对于这种球壳,一般认为当壳体(图3.1)f/2r_0≤1/5时,可以按照扁球壳理论进行计算。在这种情况下,可以按壳体水平投影面取极坐标系统。本节将引用文献[16]的一些结果。对于轴对称情况扁壳在温度作用下的基本微分方程(1.15)可改写成[16]:     

矩形平底无筋扁壳的几个计算理论问题(二)

四、带柔性边肋矩形平底无筋扁壳边肋计算方法的探讨 带柔性边肋矩形平底无筋扁壳边肋的合理计算,是决定壳体的安全与经济指标的重要关键,也是迫切需要解决的问题。袁文在这方面,虽然已提出了一些探讨意見,但文中一再申明其理论本身尚有矛盾,不能确切的代表实际情况,只建議在指定范围内的小型壳体中作近似估算之用。在袁文刊出以后,我们又进一步对这个问题,做了不少理论上的探索工作。首先根据本文所提供的新的近似曲面方程式,按一般薄壳的计算步骤,参照变曲率双曲扁壳的变分解法,用有弯矩理论公式去求解,分别计算了四边简支,四边柔性     

新型薄壳结构的实用计算方法(五)

6.计算实例 壳体静力分析之实用计算公式均已一一列出,若略去纵肋的影响,就可以得带横肋壳体的静力分析法。若再略去横肋的影响,则可以得到常用的普通无肋圆柱形薄壳的静力分析法。为了便于掌握主要计算程序,以下介绍计算实例。 (1)计算数据: 壳休之跨长L=62米,波长B=32米,厚d=0.08米,半径R=28.10米,(?)。=34°42′;     

无拉力双曲扁壳设计中几个问题的试验研究

自从无拉力双曲扁壳的设计和试点工程在有关刊物上发表以后,我们经过学习、推广和研究,认为这种壳体用在矩形底边时,在目前的设计理论上还有不够完备之处。虽然国内已有很多同志发表了关于这方面的论文[1][2],但仍然存在一些问题需要继续研究解决。这些问题是:(1)关于矩形底边壳体曲面坐标的确定问题;(2)关于多跨连续壳体的边肋设计问题;(3)关于壳体的实际应用问题。我们针对上述问题进行了试验和研究,现将我们得出的初步成果介绍如下。     

圆柱壳体内力近似表算法

预制一种带翘翼的单波圆柱壳体,多个横向连续排列,构成连波壳盖,可用作房屋顶盖。其翅翼相对,便于防水构造处理。(见图1、2) 下面仅介绍这种壳体内力的近似表算法。 (一)基本假定假定壳体受载弯曲变形后,横截面仍保持原有的平面状态,其形状、尺寸均不变。 (二)应用条件 1、壳体跨度与波宽之比大于3; 2、壳体横截面对称,荷载均布且对称; 3、壳体纵向边缘自由。 (三)内力计算(忽略翘翼和出檐部分的影响) 1、壳体截面尺寸及力学特征值(见图3) 已知: 壳体跨度(横隔间距) L     

柱壳和锥壳结构自由振动特征的数值计算与校验

为了评估柱壳和锥壳结构自由振动特征数值计算的精度,分析不同边界条件、环肋、纵肋以及流体载荷对自由振动特征的影响,计算并校验了典型壳体结构在空气中、浸没以及浸没并充满水情况下的自由振动特征。结果表明,空气中干模态分析在2 kHz内、单面及双面接触水情况下的流固耦合湿模态分析在500 Hz内的计算精度能够控制在10%以内。壳体流固耦合自由振动分析时可以采用实体单元离散也可以采用壳单元离散的方法,前者精度略高,能够有效保证求解收敛的频带范围更宽,但工作量更大。径长比大于0.2时,浸没于水中的自由振动分析可以转换为内部填充水时的自由振动分析,转换时应保证两者流固耦合湿表面积相等,如半浸水和半充满水,能够有效减小计算量;环肋和流体载荷对壳体自由振动特征的影响明显,环肋使柱壳同阶自振频率增加,流体载荷使柱壳同阶自振频率减小且影响幅度更大,两者均会使得柱壳模态振型呈现错序排列;流固耦合效应对无肋柱壳和环肋柱壳自振频率的影响效果相当;柱壳内外有水相对于单面接触水而言,同阶自振频率进一步减小,模态振型基本不变;流体载荷对环肋锥壳的自振频率和模态振型的影响幅度较对环肋柱壳小。     

新型混凝土壳体结构的研究概况及工程实践

由于混凝土材料良好的耐久性能和防火性能,近年来混凝土壳体结构在工程中不乏应用,并出现了一些新型结构及组合结构.本文较系统地总结了混凝土折板壳结构、单层网壳结构、空腹网壳结构、钢-混凝土组合壳体结构和折板式密肋网壳结构的研究概况,并重点介绍了混凝土密肋式折板网壳结构的工程实践,以期为混凝土空间结构的形式创新及工程应用提供借鉴.     

组合肋壳非线性分析

组合肋壳是一种新型组合空间结构形式,基于非线性有限元理论,利用空间梁单元和曲边壳单元,考虑结构非线性影响,推导了T.L.坐标系下结构单元刚度矩阵,采用增量迭代法和弧长法对整个受力过程进行全过程跟踪,得到组合肋壳的极限承载力,并对结构承载力影响因素进行了系统分析,最后与带肋钢筋混凝土薄壳以及光滑混凝土壳体进行了比较.分析结果表明,随着矢跨比和截面尺寸的增大、边界条件接近刚性,组合肋壳的极限承载力增大;与其它两类壳体相比,由于组合肋中钢肋的存在,使得组合肋壳整体刚度增大,承载能力提高,结构的薄膜内力分布更为合理.     

风力涡轮钢结构塔楼的优化设计

为了使用于安装风力涡轮机的钢结构塔楼设计成本最小化,该塔楼结构形式为一个微锥形的焊接环肋壳体钢结构。用3个柱形壳单元组件来模拟45m高的钢壳,每个单元都有15m高,并且都有恒定的平均直径和厚度。根据欧洲规范1第2～第4章(Eurocode1,Part2～4)计算风荷载。设计中考虑壳体屈曲和环肋的局部屈曲。环肋非常必要,它可以阻止塔楼变成椭圆形。为计算生产成本,要考虑将这些钢壳加工为接近圆柱形状的加工成本和组装焊接部件的成本。成本最小化包括材料和生产成本最小化。最适宜的壳厚度、环肋的个数和直径采用Rosenbrock法直接计算。结果表明,采用环肋的数量越少,成本就越低。这个方法可以被用来预测微锥形塔楼的最小设计成本,满足细长型结构的需要,这种结构以动力荷载导致的弯曲为结构的主要荷载。     

组合肋壳结构静力特性分析

组合肋壳是一种新型的空间结构形式,采用组合结构有限单元法对组合肋壳结构的静力特性及其影响因素进行了系统分析,并与带肋钢筋混凝土薄壳以及光滑混凝土壳体进行了比较。分析结果表明,随着矢跨比和截面尺寸的增大,边界条件接近刚性,组合肋壳的极限承载力增大;与其它两类壳体相比,由于组合肋中钢肋的存在,使得组合肋壳整体刚度增大,承载能力提高,结构的薄膜压力分布更为合理。     

水下三弹性柱壳耦合声散射特性研究

为研究3个并排无限长弹性圆柱壳受垂直于柱轴方向的平面声波作用的声散射特性,采用Fourier级数展开法建立了圆柱壳声散射数学物理模型,考虑了三圆柱壳弹性振动声辐射和刚性声散射,建立了3个壳体辐射声场和刚性散射声场的耦合作用关系,比对了等效散射强度的刚性散射分量与弹性散射分量,并分析了三壳体等效散射强度特性。计算结果表明:当ka_2>40,在频率f=3000 Hz以上频段,弹性分量对等效散射强度变化趋势的贡献可以忽略。当ka_2>30,在频率f=2400 Hz以上频段,弹性散射分量对等效散射强度影响不超过3 dB;三壳与单壳的等效散射强度在0°入射角方位相当,其它方位三壳体等效散射强度明显大于单壳体。本文的理论公式可推广到任意数量阻抗柱的声透射和声反射问题。     

关于圆柱壳几何缺陷分析中傅立叶级数选取的探讨

圆柱壳屈曲一般对壳壁上微小几何缺陷的型式和幅值均十分敏感.为了能将缺陷的不同分量和圆柱壳的结构特征联系起来以及研究缺陷各分量对壳屈曲强度的影响,缺陷通常采用傅立叶级数分解.然而,大多数先前的研究选取不适当的傅立叶级数得到不正确的结果.本文首先考察傅立叶级数的数学描述基础,进而讨论不同傅立叶级数在描述不同型式几何缺陷的表现,从而得出如何选取适当的傅立叶级数用来描述圆柱壳几何缺陷的结论.采用这些适当的傅立叶级数,能更好地了解圆柱壳几何缺陷的特征分量以及这些分量对壳体屈曲强度的影响.     

密肋楼板模壳施工工艺探讨

密肋楼板模壳施工工艺适用于工业与民用建筑的密肋楼板和屋面板模壳的安装与拆除. 1材料与机具 1)采用的塑料或玻璃钢模壳的力学性能(表1、2),均应符合同家和行业有关标准以及设计的需要,并应有产品出厂合格证.     

两种壳色虾夷扇贝壳体尺性状对活体重影响效果的分析

选取9月龄壳颜色为白色和普通褐色虾夷扇贝(对照),测量其壳长(X1)、壳高(X2)、壳宽(X3)、活体重(Y),并采用相关分析和通径分析的方法计算两种壳色虾夷扇贝各性状的相关系数,定量分析了壳体尺性状对活体重的影响效果。结果表明:白色扇贝的壳长、壳高、活体重的表型值均大于褐色扇贝,且差异达极显著(P<0.01)。相关分析结果表明,两种壳色扇贝的壳体尺性状与其活体重的相关系数均达到极显著水平(P<0.01),褐色虾夷扇贝壳长对活体重的直接影响最大,壳高最小;白色虾夷扇贝壳高对活体重的直接影响最大,壳宽最小。经多元回归分析建立了两种壳色扇贝壳体尺性状估计活体重的回归方程,即Y白贝=-16.081+0.168X1+0.288X2+0.577X3,Y褐色贝=-12.085+0.281X1+0.129X2+0.402X3。本研究结果可为虾夷扇贝遗传育种的亲本选择提供参考。     

驱动桥壳体焊接工艺的探讨

我厂生产的5t装载机和210马力轮胎式推土机采用通用的桥壳体,由于其受力情况复杂,故对强度、刚度及冲击韧性的要求都比单一装载机的桥壳体为高。 驱动桥壳体以前采用螺栓连接把铸锻件连成一体,工艺复杂,成本高。1992年结合产品特点设计了一种新型的焊接结构桥壳体(如图1),新桥壳体的装焊处与其它厂家不同,其特点是桥壳为内表面(孔),支承轴为外表面(轴)。     

考虑中面应变效应的加肋矩形板的横向弯曲分析解

本文考虑了板中面的应变效应,将加肋板的内力化为作用于中面上的薄膜内力及弯曲内力,并用板中面的三个位移分量来表示这些内力.导出了关于位移分量的三个基本微分方程式,并将其化为一个仅含挠度的八阶微分方程及两个求板中面位移的积分式。文中分析了解的形式,导出了肋端简支单向加肋矩形板,具有弱抗扭开口肋时的全部位移及内力式,并给出了数值算例.     

钢-混凝土空间组合壳体结构静力破坏试验

为研究钢-混凝土空间壳体结构在静力荷载下内力响应、破坏过程与失效机理,以球面钢-混凝土组合肋壳为对象,设计并制作整体结构和组合肋网2个缩尺模型,节点施加集中荷载进行结构破坏性试验。加载初期,两个试件变形均很小,整体结构模型中薄壳主要承受薄膜压力,组合肋中为轴压力;随着荷载增大,在组合肋壳加载壳面区域附近出现微小裂缝,组合肋网中加载点附近区域的混凝土与钢肋间出现微开裂。当壳面顶部出现交叉型裂缝,在一个加载点混凝土壳面压碎,下部组合肋节点混凝土部分也被压碎,在加载点附近形成局部塌陷区时,结构发生破坏;组合肋网模型中加载点处出现组合肋节点混凝土压碎,钢肋板出现局部褶皱,与圈梁相交的组合肋中钢肋板与混凝土间出现裂缝。试验结果表明:组合肋壳发生局部强度破坏;组合肋网由于局部杆件失效而发生破坏,试验测得组合肋壳最大承载力约为组合肋网的3倍,两个试件的荷载-位移曲线都表现出较好的延性。