长跨比对单层柱面网壳稳定性的影响

有计划地对１００例四边铰支单层柱面网壳和３６例纵边铰支单层柱面网壳进行了荷载－位移全过程分析,求得它们的极限承载力。选取了不同的矢宽比,荷载形式等参数。考虑了６种长跨比,系统讨论了长跨比对单层柱面网壳稳定性的影响以及其它参数对柱面网壳性影响规律和长跨比的相关性,较好地掌握了单层柱面网壳稳定性的规律,对工程设计有一定的指导作用。     

锥壳的线性侧压屈曲

应用Ｋｏｉｔｅｒ初始后屈曲理论推导出一组全新的锥壳屈曲分支方程，构造了铰支锥壳承受线性分布侧向外压时的屈曲模式，运用Ｇａｌｅｒｋｉｎ变分法求得了全锥度分支点屈曲临界荷载，绘出了临界特征值随壳体参数变化的曲线。     

大矢跨比单层球面网壳弹塑性稳定性研究

为全面认识大矢跨比球面网壳的弹塑性稳定性能,利用ANSYS软件及自编的前后处理程序,有计划地针对132例矢跨比为1/4~1/2的大矢跨比K8型单层球面网壳进行弹性、弹塑性稳定性能分析,并对其中典型算例的塑性发展状况进行了全过程跟踪分析.考察网壳的屈曲模态,分析初始几何缺陷、矢跨比,材料非线性对网壳弹塑性极限承载力的影响.结果表明:大矢跨比情况下,初始几何缺陷的存在会导致网壳的极限承载力降低50%,材料非线性对极限承载力的影响也明显大于常用矢跨比情况,塑性折减系数达到0.4,网壳极易发生提前失稳.建议适当提高大矢跨比球面网壳的稳定性验算安全系数.     

索支撑压杆屈曲性能分析

利用ANSYS非线性有限元研究大跨度空间结构中两类典型索支撑压杆的屈曲性能,一类为两端索支撑压杆,另一类为一端刚性杆支撑、一端索支撑压杆.运用数值模拟建立并计算多组索支撑压杆模型以考虑支撑索初始预应力、初始缺陷及刚性支撑杆刚度对压杆屈曲性能的影响.研究结果表明:对于这两类索支撑压杆,均可取计算长度作为原长的压杆临界荷载值;在一端刚性杆支撑和一端索支撑的压杆单元中压杆屈曲的产生先于整个体系的屈曲,提高上部刚性杆的截面可避免整个压杆体系的屈曲.     

单层球面网壳的抗震性能分析

网壳结构抗震性能分析是网壳抗震领域研究的重要内容,其进展可大大深化人们对现有结构在地震作用下可能发生破坏的认识,同时也会为进一步的机理研究及抗震设计打下坚实的基础.鉴于以上原因,以抗震问题相对突出的单层球面网壳为研究对象,通过数值方法模拟网壳在强震下的动力响应,对结构抗震性能展开了深入细致的研究.采用了当前国际通用的大型有限元软件ABAQUS,通过变换矢跨比、屋面质量、杆件截面、初始缺陷及地震输入等参数进行了大规模的计算,在对临界荷载、破坏模式等性能指标进行统计分析的基础上得出了矢跨比是网壳抗震性能最重要的影响因素等一系列有意义的结论,加深了现有对网壳结构抗震性能的认识.     

加劲构件对扁平球壳刚度的影响分析

单层网壳可采用径向加劲构件提高其刚度。通过对比实腹梁、空腹桁架和三管桁架三种加劲构件形式下结构变形和自振特点,考察不同形式的加劲构件对网壳－弦支穹顶组合结构刚度的改善程度,在用钢量相近的前提下,整个结构刚度随径向加劲构件刚度的增大而提高,但刚度不平衡性也相应增强。此外,分析了温度作用和径向加劲构件数目对整个结构刚度的影响,并给出120 m ×70 m跨度的扁平球壳结构适宜采用的径向加劲构件数目。     

含口盖复合材料圆柱壳轴压屈曲性能分析

对完整复合材料圆柱壳进行了轴向压缩破坏试验,得到了圆柱壳的载荷-应变曲线和破坏载荷,试验结果表明:在轴压载荷作用下,圆柱壳的破坏形式为屈曲破坏。结合ANSYS有限元软件对复合材料圆柱壳进行屈曲分析,有限元计算结果与试验结果一致,验证了模型和计算方法的有效性。利用所建立的模型,对圆柱壳的铺层顺序进行改进设计,分析了铺层角度对开口圆柱壳屈曲载荷的影响。在开口处加装复合材料口盖进行补强,计算了不同口盖铺层方式下的柱壳屈曲强度。计算结果表明:优化复合材料叠层顺序可提升结构的屈曲载荷,开口后圆柱壳的轴向屈曲载荷大幅降低,加装口盖可使开口圆柱壳的轴向稳定性得到有效的增强。提出了一种提高含口盖的复合材料圆柱壳轴向屈曲强度的改进设计方法,为复合材料壳体的稳定性设计提供参考。     

拱高跨比对拱式转换层受力性能的影响分析

针对常用转换层结构的优缺点,提出了一种新型的转换层结构——预应力拱式转换层,并利用有限元方法分析了竖向荷载作用下拱高跨比对该转换层受力性能的影响,结果表明：上、下弦杆截面的设计应考虑轴力的影响,由于下弦杆存在较大的拉力,可在下弦杆施加预应力,形成预应力拱式转换层结构,斜腹杆轴压力较大,可采用钢管混凝土,以改善该构件的受力性能,另外还必须适当控制拱高跨比。经分析,拱高跨比取值范围为0.175-0.35较合理。     

薄壁加筋圆柱壳稳定性分析及优化

为了提高薄壁加筋圆柱壳的屈曲承载力,首先,对受轴压作用下的薄壁加筋圆柱壳进行了稳定性分析,在相同体积以及筋条截面尺寸固定的情况下,进行参数化建模,分析了筋条数目对失稳模态和屈曲承载力的影响;进而,以加筋圆柱壳屈曲承载力最大为目标,以纵向筋数目、蒙皮厚度以及筋条截面尺寸为设计变量,建立了加筋圆柱壳等体积下屈曲承载力最大的优化设计模型,用ANSYS APDL语言建立结构参数化分析流程,实现了结构的自动重分析,并采用遗传算法求解优化模型.结果表明:筋条数目对失稳模态和屈曲承载力有很大影响;筋条数目有一个合适的范围,加筋过少,结构的屈曲承载力低于等体积下不加筋光滑圆柱壳的屈曲承载力;加筋过多,随着筋条数目的增加,结构的屈曲承载力也呈下降趋势;通过求解优化模型,可获得最优的筋条数目及筋条截面尺寸,使圆柱壳的屈曲承载力得到显著提高.     

均布外压下弹性支撑扁球壳的非线性稳定性分析

均匀腐蚀减薄的扁球壳被简化为边缘弹性支撑的扁球壳,应用大挠度板壳理论的修正迭代法,对均匀外压作用下的弹性支撑扁球壳的非线性稳定性问题进行了求解,得到了二次近似的解析解。与极限边界下的经典理论解和弹性支撑条件下的非线性有限元解的对比结果表明了该方法的准确性。     

局部双层网壳结构非线性屈曲分析

以局部双层球面网壳为研究对象，采用Newton-Raphon增量迭代及弧长法对节点承受均布载荷的网壳进行了非线性有限元分析．对比研究了单层、双层及局部双层网壳的极限屈曲荷载及位移．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，提高其节点屈曲载荷.     

含有初始挠度的加筋板结构非线性动力屈曲数值分析

基于含有初始挠度的四边简支加筋板模型,数值模拟其受面内冲击荷载作用的动力屈曲行为。提取不同初始挠度幅值、加强筋体积比、加强筋截面宽高比以及分布形式下的动力响应时间历程结果,绘制出基于B-R准则的P-Y曲线,讨论各种参数对加筋板整体结构抗屈曲能力的影响。分析表明:不同的荷载参数,加筋板的动力屈曲行为有显著的不同;加筋板的动力屈曲对初始挠度幅值非常敏感,而加强筋参数对加筋板结构动力屈曲的影响有规律可循。     

弹性地基加劲板动力分析

采用ＢＥＭ－ ＦＥＭ 耦联分析方法,将弹性地基加劲板分为弹性地基薄板和结合梁（ 格栅） 两部分,弹性地基薄板部分用无奇点边界元法（ＢＥＭ） 处理,而格栅用有限元法（ＦＥＭ） 处理,分别建立各自的方程．然后根据板与梁之间的平衡和协调条件加以耦合,导出弹性地基加劲板的自振特征方程,从而求解各阶频率和振型．本方法适用于任意形状、任意边界条件以及非均匀地基上的加劲板,且精度良好     

复合载荷下开顶扁球壳的非线性稳定问题

用修正迭代法讨论了开顶扁球壳在均布及中心集中载荷联合作用下的非线性稳定问题,得到了临界荷载的二次近似解。     

柱壳纯弯曲内时弹塑性屈曲分析和计算

首次将内时理论应用于屈曲问题，由具有非保守性质的内时虚功变分方程，研究了柱壳在纯弯曲下的塑性屈曲响应。结果显示了卡门－钱学森关于屈由“跳跃理论”的性质，证实了湘利关于塑性屈曲临界载荷不唯一的提法，表明了塑性屈曲破坏是一个相继屈曲的过程。     

推算结构失稳临界荷载的一种方法

分析了结构失稳时P～δ试验曲线的图形性质;提出了以最大曲率推算结构失稳临界荷载;并导出了相应的计算公式。压杆和刚架弹性稳定试验的实测数据说明本文所述方法既精确又简便。特别是结构或模型不允许作破坏试验时,可直接推算失稳临界荷载。     

水中双向正交加肋圆柱壳体声辐射的有限元法

水下加肋壳体的结构声问题在水下航行器隐身技术中有更广阔应用。以受谐激励作用的水中双向正交加肋弹性薄圆柱壳为研究对象，考虑介质与结构振动的耦合效应，研究耦合系统的声振问题。解析法求解此类问题存在困难，运用有限元方法计算了双向正交加肋圆柱壳体的声辐射远场声压。算例结果表明：在设置环肋的基础上再加设纵肋，能有效地改善结构的声辐射特性。     

单层球面网壳结构的动力特性研究

考虑不同矢跨比、荷载、支座刚度和跨度等多种因素对网壳结构的动力特性的影响,本文采用子空间迭代法系统研究了Ｋ８ 型单层球面网壳结构的自振特性,得出了Ｋ８型单层球面网壳结构的自振规律;对网壳结构的动力特性研究以及实际网壳工程的抗震设计有参考价值