多点输入下球面网壳结构地震响应研究

以某球面尾盖网壳结构为例,对其进行多点输入下的地震响应分析,并与单点输入下的动力时程计算结果进行对比分析,探讨了不同的视波速对于球面网壳表面应力分布的影响、多点输入与单点输入下结构响应的差异以及不同视波速对结构响应及节点位移时程的影响,归纳出多点输入下结构的响应特点,得到行波效应对结构的影响规律.     

多点输入下球面网壳结构地震响应研究

以某球面屋盖网壳结构为例,对其进行多点输入下的地震响应分析,并与单点输入下的动力时程计算结果进行对比分析,探讨了不同的视波速对于球面网壳表面应力分布的影响、多点输入与单点输入下结构响应的差异以及不同视波速对结构响应及节点位移时程的影响,归纳出多点输入下结构的响应特点,得到行波效应对结构的影响规律。     

单层球面网壳的风振响应特性

为研究大跨度单层球面网壳风振响应特性,通过同步测压风洞试验获取风荷载信息,将风振响应分为平均响应、背景响应和共振响应三部分,其中背景响应采用影响线的方法计算,共振响应采用Ritz-POD法计算.分析过程中,着重对结构自振特性、风振响应中位移和内力的背景响应谱和共振响应谱特征、振型参与特性、以及各响应分量的分布规律进行了研究.结果表明:风振响应明显呈现多阶振型参与振动的特点,且存在高阶振型对脉动风响应贡献最大的现象,结构自振频率分布正好在这一振型处发生明显跳跃;在研究的范围内,脉动风响应大于平均风响应,而且在脉动风响应中,共振响应占主导地位,背景响应所占比例较小.     

单层球面网壳火灾爆炸动力响应

以K8型单层球面网壳为研究对象,考虑几何非线性和温度对材料性能的影响,完整模拟了单层球面网壳在发生火灾的不同阶段受到爆炸冲击作用时的动力性状。据B-R准则,通过爆炸峰值超压与结构动力特征响应之间的关系,可判定K8型单层球面网壳在不同火灾阶段,爆炸冲击作用下的动力稳定性临界峰值超压。分析了单层球面网壳的矢跨比、屋面荷载、约束布置等参数对其在不同火灾阶段的爆炸冲击动力稳定性的影响。研究表明：火灾对网壳结构在爆炸冲击作用下的动力稳定性有较大影响,当网壳杆件最高温度达500℃以上时,结构的抗爆能力明显降低。矢跨比、屋面质量、约束布置对网壳在火灾不同阶段的抗爆能力均有不同程度的影响。     

地震动强度指标与高拱坝响应的相关性

为了在高拱坝动力时程分析中采用合适的地震动强度指标选择和调整地震记录,将12种地震动强度指标进行分类,并对其中3种提出改进.以某300 m级高拱坝为例,通过一系列非线性动力时程分析研究这15种地震动强度指标与高拱坝响应的相关性.结果表明,融合结构特征得到的地震动强度指标的相关性明显好于直接由地震动本身得到的指标;考虑一定周期范围的指标的相关性更优于只考虑结构基本周期的指标.改进后的3个强度指标能够更好地反映与结构响应的相关性和地震动表征的准确性,为高拱坝抗震设计中地震动的重构提供理论依据.     

球面网壳的优化

本文研究了短程线型球面网壳的优化问题。文中采用了矩阵位移法进行内力分析,并用迭代法按离散截面进行杆件设计。另外,用模式搜索法对这种球壳的高度及网格两个变量进行优化,得出了这种网壳在不同跨度时的最优网格与高度。还讨论了荷载的影响。     

空间高度对球面网壳结构内爆炸响应的影响

基于修正后的Johnson-Cook材料模型,应用ANSYS/LS-DYNA建立K8型单层球面网壳计算模型,对内爆炸下不同空间高度的结构爆炸响应进行计算和分析。首先,分析结构内爆炸冲击波传播规律,验证模型参数选取的可行性;其次,讨论内爆炸作用下球面网壳的动力响应,对比分析不同本构模型对爆炸响应的影响;最后,定义下部支承结构所围体积占结构所围总体积的比值为空间高度系数,讨论空间高度系数对墙面未开洞和墙面开洞球面网壳动力响应的影响。结果表明,爆炸冲击波在球面网壳结构角部有汇聚效应,与反射冲击波共同作用,严重影响球面网壳结构的动力响应;对于墙面未开洞的球面网壳,爆炸响应受反射冲击波影响较大;对于墙面开洞的球面网壳,爆炸响应受空间高度系数影响较大。基于研究结果给出了球面网壳结构在内爆炸下防爆和抗爆设计的合理空间高度系数建议值。     

Schwedler型球面网壳优化设计

针对现有文献中对球面网壳优化变量的选取大多限于截面积的不足,提出以网壳曲率半径、网格尺寸(包括每层网壳的节点数和网壳的层数)、杆件截面积(包括杆件直径以及壁厚)为变量的综合优化设计方案.以施威德勒型(Schwedler)球面网壳为例进行优化,结果表明综合优化设计方案效果显著. 更多还原     

双层双曲扁网壳的自振频率与振型

建立以振双曲扁网壳的拟壳法自由振动微分程方程,求解其自振频率与模型,编制计算程序,并通过实例计算与有限元法进行比较,本文方法手算电算均可,方法简便,计算精度能满足工程要求。     

单层球面网壳的优化设计

提出了单层球面网壳结构的一种优化设计方法，它是一种以网壳的总造价为目标函数，取网壳的网格数、矢高、杆件截面面积和节点体积作为优化设计变量，采取直接搜索法与准则法相符合的优化设计方法。基于用Fortran90软件编制的优化设计程序，对单层球面网壳结构进行了大量的计算，用回归分析得出网壳最优网格数、矢高、杆件截面面积和节点体积，同时使杆件面积规格化，以便直接用于实际工程。     

单层球面网壳选型优化设计

采用改进的自适应遗传算法来解决单层球面网壳结构构件截面优化问题,并采用VC 语言编写了相应的自适应遗传算法和有限元计算程序,可以实现单层球面网壳结构的自动优化设计。设计了不同类型、跨度和矢跨比的网壳优化算例;并通过对按照现行相关规范优化设计的单层球面网壳和符合现行相关规范要求但未经优化设计的单层球面网壳用ANSYS软件进行考虑几何非线性的屈曲分析,分别确定其屈曲荷载与设计荷载之比,以比较它们的受力和安全性能。结果表明采用自适应遗传算法进行离散变量的网壳结构截面优化设计容易收敛,优化效果良好。如果综合考虑经济和安全因素,设计网壳时,其矢跨比取1/6~1/5比较合适。     

双层Kiewitt型球面网壳优化设计

以网壳的曲率半径、厚度、对称扇形曲面的个数、层数以及杆件截面积为设计变量,对双层Kiewitt型球面网壳以总造价为目标进行结构优化设计,结果表明,总造价降低22.36%,比常见的只对构件截面尺寸优化(总造价降低8.50%)的优化效果显著.     

单层球面网壳的优化分析

应用ANSYS软件优化模块,以自重最轻为目标函数,以强度、稳定性等为约束条件,并考虑了结构几何非线性的影响,对凯威特型单层球面网壳进行优化分析.然后对优化所得的网壳作了稳定性全过程分析,从而验证优化设计是可靠的.     

扁球面网壳的非线性动力学特征

由壳体结构的几何方程、物理方程和平衡方程,根据薄壳的非线性动力学理论,用拟壳法推导出扁球面网壳的非线性动力学变分方程和变形协调方程,在周边固定夹紧和底面内可移夹紧的边界条件下,用Galerkin方法得到一个含二次、三次项的非线性微分方程。     

短程线型球面网壳的CAD建模

短程线型球面网壳的杆长和杆件夹角最为均匀,杆件受力合理.根据短程线的原理,以在球面上的20 个等边球面三角形为基础,利用弦均分法,将直角坐标和球坐标相结合,提出了一种短程线球壳的建模方法. 利用该法,用户仅需输入几个控制参数即可自动生成所需模型,为下一步优化设计和后处理提供了良好的基础.     

圆形底边球面网壳的简化计算法

笔者在查阅、推敲对比国内外有关壳体内力计算资料的基础上,向读者推出了求解圆形底边球面网壳杆件内力的简化计算方法,给出了该网壳在自重、雪、风荷载作用下的内力计算公式.按此法求得的内力值可直接用干设计薄壳,又可以换算成网壳的杆件轴力进行网壳设计.只要边界条件满足本文要求,此法可直接用于工程设计,既有利于壳体结构的推广,又大大减轻设计人员的计算工作量.     

短程线型球面网壳结构的稳定性

对短程线型单层球面网壳进行了大量的非线性全过程分析。考察了初始缺陷和不对称分布荷载对网壳稳定承载力的影响,并把所有分析与凯威特型球面网壳进行比较,探讨了网络型式对单层球面网壳稳定承载力的影响。     

单层球面网壳的动力分析

运用有限元分析软件ANSYS计算分析了网壳跨度、矢跨比、支座刚度和网格尺寸对凯威特型单层球面网壳结构自振特性的影响.得出了正放四角锥型单层球面网壳结构的自振频率变化规律和抗震设计的有关结论.     

短程线型球面网壳的CAD建模

短程线型球面网壳的杆长和杆件夹角最为均匀,杆件受力合理,根据短程线的原理,以球面上的20个等边球面三角形为基础,利用弦均分法,将直角坐标和球坐标相结合,提出了一种短程线球壳的建模方法,利用该法,用户仅需输入几个控制参数即可自动生成所需模型,为下一步优化设计和后处理提供了良好的基础。