台风作用下弦支网壳结构动力失效

为了研究台风作用下弦支网壳结构的动力失效,采用谐波合成法模拟杭州和舟山地区台风作用下弦支网壳表面各节点的风速时程,在ANSYS中建立弦支网壳结构有限元模型,分析结构自振特性,分别对时域内2个地区台风作用下弦支网壳结构的动力性能进行数值模拟,通过对各指标的分析,得出弦支网壳结构在风荷载作用下动力响应的特点.参考网壳结构在地震作用下动力失效的相关研究,结合弦支网壳动力响应特点,以节点最大位移、塑性杆件比例以及拉索松弛为指标,提出台风作用下弦支网壳结构动力失效判定准则.结果表明,该准则具有一定的合理性和适用性.     

MR阻尼器在空间网壳结构风振抑制中的结构几何参数影响

磁流变液(MR)阻尼器是一种新型智能材料减振装置,将MR阻尼器以适当方式和网壳结构结合,形成具有智能材料杆件的空间网壳结构,以达到抑制结构风振的目的,研究了结构几何参数对空间网壳结构的抗风减振效果的影响.研究表明,网壳结构的几何参数的改变对加入MR阻尼器后的网壳结构在风荷载作用下的减振效果具有一定程度的影响.     

周边双层中部单层球面网壳的稳定性分析

以大连某实际网壳结构为工程背景,应用几何非线性有限元法对周边双层中部单层球面网壳结构进行了全过程分析.借助弧长法跟踪结构的荷载-挠度曲线,研究了球面网壳结构的屈曲过程,探讨了不同规格的杆件截面和周边双层网壳对球面网壳整体稳定性的影响.最后,得到了一些有意义的结论.     

基于齿形法的空间桁架结构抗风优化

目前对风敏感结构的优化方法研究集中于高层建筑结构,很少针对大跨空间结构.准则法是求解多设计变量优化问题的有效方法.首先建立复杂空间桁架结构的抗风优化设计理论和方法,然后以一实际双层柱面网壳结构为研究对象,基于风洞试验数据计算的等效静力风荷载进行优化设计,并讨论了截面积下限、满应力步长等因素对优化结果的影响.研究表明,在所有杆件最大应力不超过初始设计值的条件下,结构总重降低了约48%,通过设定截面积下限不仅保证截面积的合理取值,也使材料性能得到充分利用,进一步降低结构总重.     

拉索预应力球面网壳的风振性能研究

针对拉索预应力球面网壳在风荷载作用下的动力响应做了系统分析.介绍了拉索预应力球面网壳的结构特点以及风振分析的频域方法,分别从拉索设置、预应力数值的角度比较了其与常规球面网壳在动力特性上的差异.通过大量的算例,分析和考察了布索方式、预应力数值、结构跨度、矢跨比以及屋面荷载等参数对拉索预应力球面网壳风振性能的影响.计算结果表明,拉索预应力球面网壳的风振效应敏感性比普通球面网壳要小,且风振系数分布均匀.     

80 m球径螺栓球节点单层球面网壳地震响应分析

为探究半刚性节点单层球面网壳在地震荷载作用下的动力响应特征,针对沈北新区80 m球径螺栓球节点单层球面网壳,采用有限元软件ANSYS,引入节点试验和数值分析数据来模拟实际工程中螺栓球节点的抗弯性能,建立可考虑节点刚度的精细化数值模型,并进一步考虑局部杆件和节点加强、壳体外表面安装围护材料等不同结构条件的变化,在此基础上,对其开展了自振特性及在不同峰值地震荷载作用下动力响应分析.分析结果表明:本项目已建成的大跨度螺栓球节点单层网壳具有良好的抗震性能,但螺栓球节点单层网壳局部开洞会形成明显的刚度薄弱区,建议洞口周边采用焊接球节点并对周圈杆件加强.若在现有结构外表面安装围护玻璃则导致结构的抗震性能明显降低,罕遇地震下,节点最大位移将比竣工结构增大140.1%,杆件最大应力增大77.8%,节点最大位移时程曲线有发散迹象,表明结构有发生整体倒塌的可能性.     

铝合金双层球面网壳结构的抗震性能分析

以双层球面网壳为研究对象，分析了其结构随参数变化的自振特性，采用Newmark积分法对其进行地震时程响应分析，在此基础上分别研究了铝合金双层网壳与钢双层网壳结构在竖向地震荷载作用下结点随参数变化的位移响应及其杆件轴向应力响应．研究结果表明，铝合金网壳与钢网壳在结构相同的情况下，其自振特性基本相同，对地震荷载引起的位移响应，铝合金网壳要略大于钢网壳，而铝合金网壳杆件轴向应力远远小于钢网亮，因此用铝合金取代钢材具有可行性．     

单层球面网壳风振分析的多模态效应

为研究网壳结构风振响应的主要贡献模态分布规律及模态耦合效应,有利于提高结构风振响应的计算效率,利用Ritz-POD法,综合考虑各结构振型自身参振能力的强弱及其与脉动风压空间分布模式之间的关系来识别单层球面网壳风振的主要贡献模态;利用模态广义位移协方差矩阵的特性分析其模态耦合效应.结果表明,单层球面网壳存在高阶主要贡献模态,该高阶振型通常处于结构自振频率发生突变的位置;网壳结构的风振响应以模态自相关为主,模态耦合效应相对较弱,对结构动力响应的影响大致为10%.     

大跨悬挑屋盖结构形式对抗风性能的影响

以两个援外大型体育场主看台悬挑屋盖为工程背景,基于风洞试验刚性模型风压测试数据,从振型、频率以及在风荷载作用下的平均风压系数和脉动风荷载谱密度诸方面,分析和比较了有拱和无拱两种结构形式的大跨悬挑屋盖结构的抗风性能,得出悬挑屋盖挑蓬前沿拱可以明显改善屋盖结构抗风性能的结论,并且通过运用随机振动理论对两体育场悬挑屋盖进行风振响应计算验证了上述结论,总结出前沿拱有利于大跨度悬挑屋盖结构抗风的几点原因。     

被动消能减震结构的抗风动力可靠度

利用虚拟激励法和Davenport脉动风速谱模型获得了具有非比例阻尼特征的消能减震结构在风荷载动力作用下的结构随机响应功率谱,利用首次跨越理论分析了消能减震结构在风荷载作用下的动力可靠度,算例表明消能装置可以提高结构的抗风可靠度,尤其在强风作用时效果更为明显.     

局部双层柱面网壳与单层网壳的对比分析

合理的局部双层网壳结构能够较好的解决单层网壳承载力低、整体稳定性较差以及双层网壳由于杆件、节点较多造成结构繁杂的缺点,近年来得到了较多的应用.以正交正放局部双层柱面空腹网壳为例,通过与相同跨度及截面下单层网壳的对比,详细阐述了局部双层网壳在承载力、稳定性及经济指标上的优越性,得出了一些对工程设计具有指导意义的结论.     

板锥网壳结构的受力性能分析

采用组合结构有限元法详尽分析了板锥网壳结构的受力特性,并与普通双层网壳结构进行了比较,分析结果表明,板锥网壳结构受力性能合理,比双层网壳结构具有更大的优越性。     

开孔双层球面网壳结构优化设计

以某火力发电厂干煤棚双层球面网壳结构为工程背景,以结构用钢指标为目标函数,利用有限元软件ANSYS对该开孔双层网壳结构进行弹性阶段的整体优化计算,优化后节省钢材约28.4%;进一步应用ANSYS参数化设计语言（APDL）进行编程,分析了网壳矢高、网壳厚度和杆件截面面积三个因素对用钢指标的影响规律：本网壳结构用钢指标对网壳厚度变化最为敏感,杆件截面面积变化的影响次之,矢高变化对结构用钢指标影响最小。计算结果将为此类网壳结构最优设计提供有益参考。     

Wind-induced vibration of single-layer reticulated shell structures

Aiming at the dynamic response of reticulated shell structures under wind load, systematic parameter analyses on wind-induced responses of Kiewitt6-6 type single-layer spherical reticulated shell structures and three-way grid single-layer cylindrical reticulated shell structures were performed with the random simulation method in time domain, including geometric parameters, structural parameters and aerodynamic parameters. Moreover, a wind-induced vibration coefficient was obtained, which can be a reference to the wind-resistance design of reticulated shell structures. The results indicate that the geometric parameters are the most important factor influencing wind-induced responses of the reticulated shell structures; the wind-induced vibration coefficient is 3.0 - 3.2 for the spherical reticulated shell structures and that is 2.8 - 3.0 for the cylindrical reticulated shell structures, which shows that the wind-induced vibration coefficients of these two kinds of space frames are well-proportioned.     

单层球壳模拟地震振动台试验及结构减振试验研究

首次进入了较大尺寸及较多杆件和节点的单层球壳模拟地震振动台试验和单层球壳粘滞阻尼器结构减振试验,考究输入不同地震波时,结构的动力响应和该减振系统的减振效果,并与数据结果进行比较,以验证建立的理论分析方法及编制的有限元分析程序的正确性。试验还直接验证了粘滞阻尼器结构减振系统在网壳结构中应用的可行性。     

考虑损伤累积的圆钢管本构模型力学行为特点与数值分析

由于单层网壳结构主要以圆钢管为主,因此圆钢管本构模型更适用于研究单层网壳结构的力学行为。为探究材料损伤累积对单层网壳结构动力响应的影响,本文以圆钢管考虑损伤累积的本构模型为研究对象,通过与Prandtl-Reuss材料本构模型在屈服准则、弹性刚度矩阵、弹塑性刚度矩阵、加载准则、流动法则及应力跌落等方面的对比,分析其力学行为特点,给出其数值积分格式,并基于有限元软件ANSYS开发了考虑损伤累积的用户材料子程序,采用该子程序研究了单层网壳在强震作用下的动力响应。结果表明：Prandtl-Reuss材料模型高估了单层网壳结构的抗震性能,考虑材料损伤累积的结构失效时,结构动力极限荷载相比于P-R模型降低了12.24%,绝大多数杆件全截面屈服,形成大量塑性区带;损伤累积效应一方面会降低结构的动力极限荷载,扩大损伤分布,加深损伤程度,加速结构破坏进程,另一方面也将造成结构的失效模式由动力失稳向强度破坏转变。本文基于有限元软件ANSYS开发的考虑圆钢管损伤累积的材料子程序具有较高的计算精度,且其数值积分策略及用户材料子程序有效、可行,能够为单层网壳结构的抗震性能提供更加精确的分析与工程设计。     

板锥柱面网壳结构自振特性分析

板锥柱面网壳结构是一种新型的空间结构,此类结构受力合理、整体刚度大、稳定性好,是一种具有广阔发展前景的结构型式。本文基于有限元方法,采用子空间迭代法,研究板锥柱面网壳结构的自振特性;考虑不同跨度、矢跨比、长跨比、网格尺寸对其自振特性的影响;在大量参数分析、计算的基础上,得出了网壳的自振规律,为板锥柱面网壳结构的应用和设计提供理论指导。     

防爆墙设置对单层球面网壳结构抗爆性能的影响

为获得防爆墙设置下大跨网壳结构的抗爆性能,采用ANSYS/LS-DYNA分析软件,首先对设置防爆墙时爆炸冲击波的传播规律进行了有限元模拟和试验结果验证,从而确定流固耦合算法数值模拟的适用性;建立了包含网壳杆件、檩托、檩条、铆钉和屋面板的40 m跨度K8型单层球面网壳在外部爆炸荷载作用下的精细化有限元模型,提取结构在设置防爆墙时的动力响应结果,考察了防爆墙高度、位置和网壳矢跨比对结构动力响应的影响程度,总结了防爆墙及结构参数对冲击波绕流效应及冲击波在防爆墙与建筑物间反射效应的影响规律,提出存在"防爆墙危险高度"情况并给出具体数值,为指导大跨网壳结构合理的抗爆防御设计提供参考依据.     

摩擦摆支座在K8型单层球面网壳结构中的隔震研究

为获得应用摩擦摆支座(FPB)单层球面网壳结构的抗震性能,将摩擦摆支座精细化有限元模型应用到跨度为80 m的K8型单层球面网壳结构中,对两种支承形式的网壳结构施加相同的地震波.依据结构杆件和节点动力响应对摩擦摆支座的隔震效果进行分析,讨论了在水平和竖向地震动时摩擦摆支座的摩擦系数和曲率半径对单层球面网壳地震响应的影响规律.结果表明:随着地震动强度的增强,摩擦摆支座的最优摩擦系数也随之增加;摩擦摆支座曲率半径越大网壳结构的地震响应越小.在上述研究基础上,对单层球面网壳结构如何选择摩擦摆支座进行了一些讨论.     

Vibration control in reticulated shells using viscous dampers system

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