冲击荷载下K6型单层网壳结构抗冲击设计方法研究

为了提高网壳结构的抗冲击安全性能,控制网壳的破坏强度,对K6型单层网壳结构的抗冲击设计方法展开研究.首先,通过非线性静力承载力计算和灵敏度分析获得结构的关键杆件分布;然后,结合结构的冲击响应特性,提出网壳结构的抗冲击防护措施,并进行冲击作用分析;最后,从结构冗余度和抗冲击性能两方面对防护设计效果进行验证.研究表明:K6型单层球面网壳结构中的第二、三环附近是个临界区域,位移一旦超过该部位,结构刚度会急剧削弱,塑性发展程度十分严重;整体加强法可以对单层网壳结构起到较好的抗冲击效果,增大杆件直径更加有效;补强高灵敏度的构件,能够从一定程度上提高网壳结构的冗余度,在用钢量增加不多的情况下有效提高结构的抗冲击能力.     

非对称荷载作用下K6型单层球面网壳结构的动力稳定性

为了研究非对称荷载作用下K6型单层球面网壳结构的动力失稳机理,采用数值模拟和试验方法,依据结构峰值加速度和节点最大位移曲线将失稳过程分为3个阶段:线性阶段、非线性阶段和失稳阶段,定义了两个关键点:临界点和失稳点.研究表明,K6型网壳结构峰值加速度-节点最大位移曲线能够很好地描述结构整体的动力失稳过程,提出用临界点作为判定结构动力失稳的依据更为保守,增大结构刚度能明显提高网壳结构的稳定性;网壳结构危险点的分布位置受荷载的作用形式、荷载的大小以及输入地震波的频谱特性等因素影响,结构在线性阶段危险点点位是相对确定的,而在非线性阶段危险点点位是不确定的.数值模拟分析结果和地震振动台实验结果能够较好地吻合,验证了数值模拟计算的正确性.     

水平冲击荷载下K6型单层网壳结构抗冲击性能研究

水平冲击荷载是更贴近于现实生活中外部物质碰撞、泥石流地质灾害、恐怖袭击等的冲击荷载类型.首先介绍了冲击荷载作用的分析方法,然后在ANSYS/LS-DYNA软件中建立了跨度60m的K6型单层球面网壳抗水平冲击模型,不断变换冲击物的质量和速度对结构进行冲击.结果表明,水平冲击荷载作用下结构的动力响应过程可以分为五个关键性阶段和三种冲击模式;随着冲击物质量与速度的不断增加,网壳水平向变形、主要杆件受力和冲击力会不断增大,当质量与速度增加到一定值后,三者均不再变化;在整个冲击过程中的能量损失会随冲击力的增大而增多.     

冲击荷载作用下带下部钢管柱单层球面网壳结构动力响应分析

为研究带下部钢管柱的单层球面网壳在冲击荷载下的动力响应,在ANSYS/LS DYNA中建立70 m跨度带下部钢管柱的K8型单层球面网壳与正方体冲击物的数值模型并进行数值分析。根据结构动力响应和最终变形,总结了结构在冲击荷载作用下的4种响应模式,并分析了各响应模式下的动力响应（冲击力、节点速度、节点位移、杆件应力）特点。通过改变冲击点位置以及下部柱高度等参数,分析这些参数对带下部钢管柱的单层球面网壳结构响应模式的影响,揭示了结构响应随各参数的分布规律。研究结果表明:水平侧向冲击作用下结构的冲击力主要为等腰三角形脉冲荷载;冲击柱顶点时,上部结构有杆件失效,结构的节点水平位移和杆件应力最大;冲击柱高度较低时,冲击力峰值较小,节点最大水平位移和杆件最大应力较大。     

单层球面网壳在爆炸荷载下动力响应研究

采用有限元方法对空间网壳结构进行内爆炸数值模拟,利用已知的空间球面网壳结构表面爆炸冲击波压力场分布,应用LS-DYNA软件研究空间网壳结构在爆炸荷载下的动力响应.通过改变结构尺寸和TNT当量,分析结构在不同情况下的爆炸动力响应,并根据分析结果提出球面网壳结构的泄爆措施.     

K型单层球面网壳结构的静动力性能分析

利用空间梁单元有限元理论，采用电子计算机，重点对凯威特型单层球面网壳进行了详细的静力和动力性能研究。静力性能包括不同跨度，不同矢跨比的网壳在各种荷载组合下的内力与变形特点，动力性能包括上述结构的自振特性与结构在水平和竖向地震作用下的反应，在上述分析的基础上，本文对凯威特型单层球面网壳的选型和具体设计提出了重要的参考意见。     

阶跃荷载作用下单层球面网壳动力破坏研究

针对K 8型单层球面网壳在阶跃荷载下的响应进行了系统分析,综合多项特征响应指标分析了结构响应特点并给出结构破坏定义.在大量参数分析的基础上,讨论了屋面重量、矢跨比、跨度和初始缺陷对结构破坏临界荷载、结构塑性发展、位移延性系数的关系,为网壳动力破坏机理研究提供了大量基础性材料.     

K6型单层球面网壳的弹塑性稳定

本文有计划地对1200余例实际尺寸的K6型单层球面网壳进行了双重非线性全过程分析,求得了它们的极限承载力,系统地考察了初始缺陷和荷载不对称分布等因素对网壳性能的影响,并重点讨论了材料非线性对网壳极限承载力的影响.通过这种大规模参数分析研究,较全面了解了K6型单层球面网壳弹塑性稳定性能的规律,在此基础上对以往仅考虑几何非线性的网壳极限稳定承载力实用公式进行了修正.     

动力荷载作用下单层球面网壳破坏模式探讨

应用参数化方法建模,考虑结构几何非线性与材料非线性,研究了K8型网壳随参数变化下自振频率变化的特点。采用基于结构响应的全过程分析方法,利用软件Ansys,综合宏观与微观响应指标,对K8网壳进行不同失跨比的时程分析,探求其在强震下的破坏模式。     

单层K6型球面胶合木网壳结构受力性能试验研究

为分析不同节点刚度、矢跨比对单层K6型木网壳结构受力性能的影响,设计了4个跨度为4m,矢跨比分别为1/10、1/5,连接节点分别为单列、双列螺栓的缩尺比1∶10网壳试件,进行了全跨、半跨以及破坏荷载作用下的试验。研究结果表明：在不同加载阶段,试件节点位移基本呈顶点位移最大,1环其次,2环最小的趋势,矢跨比对试件的初始刚度影响较大;半跨加载阶段,矢跨比对试件刚度的影响比全跨加载阶段更明显;破坏荷载作用阶段,矢跨比对提高试件跨中挠度达到l/400（l为跨度）时的加载值的影响更大,节点刚度对提高杆件出现第2条裂缝时的加载值的影响更大;矢跨比越大,试件由于节点处应力集中而易发生开裂,节点刚度提高有利于抑制第2条裂缝的发生,并减缓试件刚度的退化;矢跨比大的试件易发生承载力破坏,矢跨比较小的试件易发生失稳破坏。     

单层球面网壳结构动力稳定分析

本文阐述结构动力稳定性的基本概念,动力稳定研究方法.通过非线性有限元分析空间梁单元节点大位移、大转角产生的几何非线性,采用Mises屈服准则和Prandtl-Reuss流动法则模拟材料弹塑性本构关系.讨论网壳结构动力失稳机理.通过大型工程实例分析,验证本文的理论和所编制程序的正确性.     

K6型单层球面木网壳整体稳定性能研究

为了研究K6型单层球面半刚性木网壳结构的整体稳定性能,基于欧洲规范EN 1995-1-1中相关公式,计算销轴类紧固件滑移刚度及承载力,确定实际工程中常用的插板式节点的简化弯矩-转角曲线,并在ANSYS软件中采用COMBIN39非线性弹簧单元模拟节点的抗弯半刚性,通过有限元分析研究不同参数对一阶线性屈曲系数、考虑初始缺陷的弹性及弹塑性极限承载力系数,以及塑性折减系数的影响。单一变量参数分析结果表明,高跨比、跨度、截面尺寸和初始缺陷对稳定承载力影响很大,实际节点紧固件的布置模式减小了节点刚度的变化幅度,限制了节点半刚性的影响。通过变化参数得到的6 480个算例,统计不同高跨比和节点刚度折减系数下的塑性折减系数,其值均小于钢网壳规范建议值(0.47)。     

冲击荷载作用下四种典型施威德肋型单层球面网壳动力响应研究

为了研究4种典型施威德肋型单层球面网壳在冲击荷载作用下动力响应特征的差别,以4种典型施威德肋型球面网壳为研究对象,利用ANSYS/LS-DYNA进行参数化建模。首先介绍了分析模型及相关参数,选用考虑材料应变率影响的杆件模型,然后选择不同的冲击点对4种类型网壳分别进行竖向冲击荷载作用下的动力响应研究,最后从网壳结构的响应模式、位移、加速度、应变能4个方面进行了分析对比。结果表明:网壳结构的冲击响应模式随冲击物动能的改变而规律性变化;在相同的冲击荷载作用下,结构的动力响应均随着冲击点离支座越远而越强烈;4种网壳中无环杆的交叉斜杆-施威德肋型球面网壳结构在冲击荷载作用下的动力响应最大,因此在网壳选型时应谨慎选用。     

K6型单层球面网壳的自振特性分析

选用实际工程中应用较为普遍的K6型单层球面网壳作为重点研究对象，计算了多种工况（不同的矢跨比、荷载、支座条件）对网壳结构自振特性的影响，对K6型网壳结构的自振特性做了较为系统的研究，以得到K6型网壳结构的自振规律。     

单层鞍形网壳动力破坏荷载预测

为避免全过程响应曲线法反复试算的缺点,将响应面法引入到网壳结构可靠度计算中,以荷载强度和持时作为基本随机变量,采用位移-能量双参数定义失效准则,通过自编MATLAB程序计算单层鞍形网壳简谐和地震荷载作用下的动力可靠度和验算点,对其动力破坏荷载进行预测。研究表明,响应面法可较准确、高效地预测单层鞍壳动力破坏荷载。采样点和基本随机变量的方差变化时,计算结果的准确性仍可保证,但方差大的预测结果可靠度低,建议取动力破坏指标D值大于0.7时的采样中心。     

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。     

基于不同加载点的冲击荷载作用下单层球面网壳结构动力响应研究

随着冲击现象发生频率的增加,在冲击荷载作用下大跨空间结构的动力响应和灾害性研究已经成为学者们开始关注的新兴课题.本文选用K6型单层网壳结构模型,利用通用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟,建模时考虑材料应变率的影响.首先介绍了分析采用的模型相关参数以及有限元计算的基本理论,然后选择不同的冲击点对网壳结构进行竖向冲击荷载作用下的动力响应分析.结果表明,在顶点冲击作用下结构会发生大面积的整体倒塌;在相同的冲击力作用下结构的位移、轴力、能量、速度等动力响应均随着冲击点离顶点越远而越小;顶点是结构最不利的冲击荷载受力点,在网壳抗冲击设计时应该对顶点处杆件进行加强.     

单点连续冲击荷载下单层球面网壳结构失效模式研究

为研究单点连续冲击荷载作用下单层球面网壳结构的失效模式,应用通用有限元软件ANSYS LS-DYNA建立了40m跨度,四种不同矢跨比的K8型单层球面网壳结构有限元模型.通过分析单层球面网壳结构在单点连续冲击荷载作用下失效全过程的冲击荷载、能量转化和杆件变形特点,总结归纳出单层球面网壳结构在单点连续冲击荷载作用下的五种失...     

K8型单层球面网壳的弹塑性稳定

对1 200多例实际尺寸的K8型单层球面网壳进行双重非线性全过程分析,求得它们的极限承载力,并系统考察初始缺陷和荷载不对称分布等因素对网壳稳定性能的影响,重点讨论材料非线性对网壳极限承载力的影响。通过这种大规模参数分析研究,较全面揭示K8型单层球面网壳弹塑性稳定性能的规律性,在此基础上对以往仅考虑几何非线性影响的K8型网壳极限承载力实用公式进行修正。