中央开洞网架结构的静力与动力分析

以弹性支座下的中央开有矩形洞口的双层正放四角锥网架结构为研究对象,利用SAP2000对开洞网架和不开洞网架结构进行了静动力特性分析,对比了两种结构之间静动力特性的差异,并获得了中央开洞网架结构内力和位移的变化规律。结果表明:开洞网架与未开洞网架弦杆内力分布规律显著不同,但腹杆无明显区别;开洞网架结构的动内力分布规律和静力分布规律一致;加强洞口对网架的刚度有明显提高。     

网架结构连续倒塌性能的试验研究

进行了跨度为1.25 m、5×5网格、网格尺寸0.25 m×0.25 m、高度0.175 m的四角锥网架结构模型的连续倒塌试验,研究网架结构受力最大的腹杆初始失效后,网架结构其余杆件受力变化及结构的连续倒塌全过程,观测杆件的荷载-应力曲线、荷载-位移曲线,分析网架结构连续倒塌的性能和特点。网架结构的连续倒塌主要是由受压杆件的屈曲失稳引起的,破坏比较突然。     

大型钢网架穹顶结构弹塑性稳定性分析

针对大型LNG储罐钢网架穹顶结构的弹塑性稳定性分析,基于刚体准则与改进塑性铰模型建立适于几何与材料双非线性分析的空间弹塑性梁单元,研究局部荷载扰动与整体模态扰动两种不同的初始缺陷处理方法以及材料非线性对结构稳定承载力影响的差异。结果表明:初始缺陷、材料非线性与约束刚度减小均会降低网架穹顶结构稳定承载力;荷载干扰下,结构稳定承载力对干扰大小敏感而对位置不敏感;模态干扰属于整体几何缺陷,结构整体初始变形较大,荷载位移曲线平滑。与ABAQUS相比,所建的弹塑性刚体准则空间梁单元及其相应的非线性分析方法效率与精度兼优,适用于大型复杂工程结构非线性分析,在处理局部缺陷对结构稳定性的影响上具有优势。     

高桥墩塑性铰抗震性能分析

为分析高桥墩在地震作用下形成的第二塑性铰对桥墩抗震性能的影响,以内昆铁路花土坡特大桥为实例,通过ANSYS软件建立弹塑性有限元仿真模型,并通过ANSYS软件的屈曲分析功能确定桥墩屈曲荷载,赋予模型铰的初始偏移,再将屈曲荷载加载到模型上.通过软件分析功能,计算非线性模型在该荷载作用下从桥墩钢筋屈服到混凝土被压碎至截面不断绕中和轴转动并形成塑性铰的各部位应变,确定塑性铰的其形成位置.最后,通过分析计算得出的数据,分析第二塑性铰对于桥墩在极限荷载下的抗震性能的影响.     

内部爆炸荷载下网壳结构的抗爆防护措施

为进行内部爆炸荷载作用下网壳结构的抗爆防护措施研究,运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了包含网壳杆件、檩托、檩条、铆钉、屋面板、墙体和地面在内的精细化K8型单层球面网壳模型,通过流固耦合算法使爆炸冲击波与结构相互作用,分析了局部杆件加固、屋面板的选取及墙体开洞等抗爆防护措施的效果,结果表明内部爆炸荷载作用下,通过对网壳外环杆件进行加固、选择轻质的薄屋面板、增大墙体开洞面积、增高墙体洞口位置及减小墙体洞口间距等措施,能够有效降低网壳结构的动力响应.     

开洞大小对短肢剪力墙抗震性能影响的试验研究

通过对1个未开洞的短肢剪力墙和2个开洞直径分别为120,160 mm的短肢剪力墙的低周反复荷载试验,研究洞口大小对短肢剪力墙抗震性能的影响。试验结果表明:随着洞口尺寸的增大,试件的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载有所下降,但延性提高,滞回环更加饱满,耗能能力增强,试件越来越接近框架特性;试件的破坏形式均为弯曲破坏,破坏时,腹板端纵筋屈服,翼缘端纵筋偶有屈服,腹板端、翼缘端箍筋均未屈服,腹板端混凝土压碎。     

基于子结构刚度的圆柱面巨型网格结构稳定性研究

圆柱面巨型网格结构的子结构刚度是影响其整体结构的稳定性的一个重要因素.本文运用有限元软件ANSYS分析基于子结构刚度变化的圆柱面巨型网格结构的稳定性.承载方式考虑了主体结构单独承载与主-子结构协同承载,选择子结构形式分别为叉筒网壳和双层平板网架,利用特征值屈曲分析以及全过程非线性屈曲分析方法研究整体结构稳定性.主要讨论了子结构形式、矢跨比、高度、截面积、边界约束等参数对整体结构稳定承载力的影响,总结子结构刚度对结构稳定性的影响规律.通过分析可知,两种子结构的特征值屈曲荷载均随子结构截面积的增大而增大;非线性屈曲分析时,叉筒网壳结构极限荷载,随着子结构矢跨比的增大而减小;双层网架结构极限荷载,四点支承与周边支承时均随子结构截面积的增大而增大,而网架子结构高度变化对其影响不大.     

基于ANSYS钢筋混凝土开洞连续深梁承载力分析

基于Ashour所做的有关集中荷载作用下两跨连续深梁腹板开洞的试验成果,设定一系列有限元模拟试件,借助于有限元分析软件ANSYS建立有限元模型,对比分析集中荷载和均布荷载分别作用时混凝土强度、开洞大小、洞口位置、竖向腹筋配筋率以及水平腹筋配筋率对试件承载力的影响。     

开洞对剪力墙刚度及侧移的影响

为了研究剪力墙开洞尺寸及洞口位置对剪力墙刚度及侧向位移的影响,介绍了剪力墙等效侧移刚度以及在水平荷载作用下墙顶位移的传统计算方法;通过对不同开洞率及洞口位置的剪力墙进行计算比较,讨论了开洞率和洞口位置对剪力墙刚度和侧移的影响.得出结论:开洞率的增大使剪力墙的刚度明显下降,墙顶侧移明显增大,且洞口宽度加大和高度加大时对剪力墙刚度下降和位移增长的趋势也有一定的差异;洞口尺寸相同而洞口位置不同时,剪力墙的刚度也不尽相同,洞口位于剪力墙中间时,剪力墙的刚度要大于洞口位于两侧时的情况.这对实际应用具有一定的参考价值.     

高温环境下钢压杆受轴向动载作用时的稳定性

基于结构弹性稳定理论原理，导出了高温环境下钢结构构件在轴向动力荷载作用时发生横向共振的动力稳定荷载的计算式．分析了不同杆端约束、杆件长细比、杆件尺寸、阻尼力和激振频率等参数对杆件动力稳定性的影响，进一步提出了在实际工程中如何减小杆件振动的有关措施，可为高温环境下钢结构工程设计与分析提供参考依据。     

Buckling analysis of planar linear uniform deployable structures consisting of scissor-like element in space under compression

This paper comprehensively investigates the buckling load and the stability of a planar linear array deployable structure composed of scissor-like element(SLE) under compression. At present, the researches on deployable structure are mainly focused on configuration design and dynamics characteristics of the mechanisms, but less on structural instability. In fact, when the external load exceeds the structural critical load value, the deployable structure will be permanently deformed or even collapse directly and no longer have any bearing capacity. To address this issue, a new stability model is derived using linear elastic analysis method and substructure method to evaluate the buckling characteristics of the deployable structure with n SLEs when it is carried out in space, which can accurately obtain the structural instability load and can be used quantitatively to optimize the structure for making it have the most stable configuration. In addition, the effects of the number of elements, the length, material properties and flexibility of the bar, and the deployment degree on the buckling of the scissor deployable structure are investigated, and the results of the theoretical analysis are compared with simulation and analytical results,respectively, confirming that the proposed stability model not only is able to effectively predict the structural instability load but also determine which part of the deployable structure is unstable. It can be concluded that the stability of the deployable structure gradually decreases with the increase of the number of elements or the bar flexibility. In the calculation process, the critical load of each sub-element should be considered, and the minimum value of the critical loads of all subunits can be regarded as the instability load of the whole structure.     

剪式单元直线阵列可展结构的稳定性

为获得剪式可展结构失稳时的临界载荷,开展剪式单元直线阵列可展结构的稳定性研究．首先基于杆件的弹性变形分析,建立了剪式单元的结构失稳极限载荷表达式,然后将其应用于阵列组合而成的可展结构,获得了这种结构的稳定性条件．结果表明:单元个数、杆件柔度和位置角等参数共同影响结构失稳时的临界载荷,随着单元个数增加或杆件柔度增大,结构稳定性逐渐降低;位置角受到单元个数影响,不能单独作为判断结构失稳的依据．最后进行可展结构稳定性仿真分析,并将仿真结果与理论分析结果对比,两者吻合性较好,证实了本文提出方法的正确性．     

非线性弹性材料压杆临界力的计算方法

压杆的稳定是一个经典的力学问题,而通常讨论的压杆大多都是假定为理想弹性材料,而非线性弹性压杆的临界力求解问题鲜有论文论述,从压杆稳定理论的完整性以及各种材料的真实应力应变曲线看,有必要对这类问题进行讨论。本文首先指出了非线性弹性材料轴心压杆求解临界荷载时存在的困难,利用压杆在受压下的普遍中性平衡方程式,讨论了临界荷载的一般求解方法。为简化一般求解方法,首先讨论了材料可能出现的各种非线性应力应变曲线,提出了非线性弹性压杆屈曲时截面上应力分布的简化处理原则,并分析指出按简化方法求解的临界荷载是实际临界荷载的上限值,最后提出了临界荷载求解的简化修正方法。     

椭圆型螺栓孔网架支座节点受力性能研究

在平板网架支座节点中,通常在支座底板开设椭圆型螺栓孔使节点有一定的侧移.虽然在网架设计中这类支座经常被采用,但有关此类支座节点受力性能的研究还很缺乏.椭圆型螺栓孔能提供多大程度的侧移,此类螺栓孔如何影响节点的承载力以及抗侧刚度等问题都有必要进一步深入研究.以一类常用的网架支座节点为例进行研究,利用大型通用有限元软件ABAQUS隐式求解器的接触功能,模拟螺栓杆和孔壁、螺栓帽和节点底板、节点底板和垫板之间的接触关系,分析在不同荷载模式下椭圆型开孔对网架支座节点受力性能的影响,确定此类节点的抗侧刚度,为工程设计提供理论依据.     

大跨度钢管混凝土双肋拱桥侧倾稳定性研究

根据径向荷载作用下双肋组拼圆弧拱的几何方程、物理方程,考虑结构的总体变形能和构件的局部变形能,利用最小势能原理推导拱桥结构在竖向均布荷载作用下的侧倾稳定临界力的近似解析解,讨论了横撑设置、横撑刚度等因素对稳定性的影响.结合六座大跨度钢管混凝土双肋拱桥在施工阶段和营运阶段的稳定性有限元分析结果,探讨了横撑形式与类型对双肋拱桥的稳定系数和失稳模态的影响规律,对该类桥梁的横撑设置提出了参考建议.     

圆柱形张拉整体结构质量最小化方法

为减轻张拉整体结构的质量,提出一种张拉整体结构最小质量优化方法及进一步减轻质量的自相似迭代设计方法.以外载荷作用下的圆柱形张拉整体结构为研究对象,根据构件质量、材料失效模式的关系,提出以构件力密度、横截面积作为设计变量,结构静力平衡方程为约束的优化数学模型,采用线性规划优化方法对数学模型进行优化,并给出压杆两种失效模式下结构最小质量的选择方法;为进一步减轻质量,把三维T型杆自相似迭代结构应用到圆柱形张拉整体结构中,提出一种自相似迭代设计方法来设计一个质量更轻的张拉整体结构,提出有效替代空间概念,给出有效替代空间的计算方法.算例计算结果表明,最小质量优化方法及自相似迭代设计方法可以设计出质量更轻的张拉整体结构.     

Experimental Study on a Single Layer Two-Way Grid Shell with Tension Members

Single layer two-way grid shell with in-plane and out-of-plane tension members is a new type of single-layer latticed shell roofs. Compared with traditional single-layer latticed shells, this new type has a unique mesh form and excellent rigidity. In order to further understand the buckling behaviors of single layer two-way grid cylindrical shell roof with tension members, the buckling experiments have been undertaken to investigate the effect of tension members, in either out-of-plane or in-plane placement. A single layer two-way grid cylindrical shell roof with out-of-plane tension members has been tested under symmetric and asymmetric loading. The tension member placement, the introducing initial axial force to tension members and the load patterns are considered to investigate the buckling behavior. Experimental results indicate that four long out-of-plane tension members work well under symmetrical loading, but only two long out-of-plane tension members work under asymmetrical loading. It can be concluded that the PC bar members used as tension members for this study are useful in the construction of a single layer two-way grid cylindrical shell roof with structural members intersecting at small angles.     

开孔大跨屋盖结构的内部风效应研究

结合广州航空邮件处理中心风洞试验研究了开孔大跨屋盖结构的内部风效应。分析了风致平
均内压和脉动内压的特性及产生机理，给出了估算平均内压和脉动内压的理论方法，并对典型工况的平均
内压进行了验算，试验结果与理论吻合较好。采用有限元时程分析方法对大跨网架进行了动力计算，探讨
了墙面开孔对屋盖风振响应的影响。结果表明，墙面开孔会大幅增加屋盖的静动力风荷载，以风压指标的
增幅来考虑开孔效应更具现实意义。     

开孔碳—碳复合材料拉伸力学性能分析

对三种不同开孔形式的碳—碳编织复合材料板进行拉伸测试,获得中央开孔（CH）、双孔串联（DHC）和双孔并联（DHB）三种开孔板的破坏载荷和破坏模式,三种结构的载荷—位移曲线均为线性.采用数值方法,基于点应力准则预报开孔碳—碳编织复合材料板的破坏载荷,与试验结果吻合较好.利用该模型对开孔板应力进行分析,讨论开孔形式对破坏载荷的影响,并获得碳—碳编织复合材料不同开孔下的应力集中系数,对于5 mm厚开圆孔板,碳—碳编织复合材料表现为缺口不敏感.