开孔双层球面网壳结构的优化设计分析

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。     

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。     

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。     

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.     

凯威特型单层球面网壳的优化设计

以网壳的矢高、网格数、杆件截面积、球节点的体积为设计变量,以总造价最低为目标函数,采用直接搜索法与准则法有机结合的综合优化设计方法,按规范要求对网壳结构的外形及杆件的截面积进行优化设计,并考虑了竖向和水平地震作用。编制了ＳＳＳＡＯＰ（Ｓｐａｃｅ Ｓｉｎｇｌｅ Ｓｈｅｌｌ Ａｒｅａ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍ）软件,同时使杆件面积规格化,以便直接用于实际工程。此外,计算中所需信息自动生     

双层肋环式球面网壳结构预应力优化设计

以拉索预应力空间网壳结构的预应力值P、杆件横截面尺寸变量Ab和拉索截面尺寸变量A(?)以及工程中常用的两种球节点体积为设计变量,以结构自重为目标函数,采用分级优化算法对预应力空间网壳结构进行了优化设计,并采用Algor软件对设计结果进行了验证。通过对比分析,验证了该方法的正确性和有效性。     

双层肋环式球面网壳结构预应力优化设计

以拉索预应力空间网壳结构的预应力值P、杆件横截面尺寸变量Ab和拉索截面尺寸变量At以及工程中常用的两种球节点体积为设计变量,以结构自重为目标函数,采用分级优化算法对预应力空间网壳结构进行了优化设计,并采用Algor软件对设计结果进行了验证.通过对比分析,验证了该方法的正确性和有效性.     

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。     

边界条件对单层球面网壳结构性能的影响

本文应用ALGORFEAS(Windows版 )计算程序 ,计算分析了不同边界条件下对单层球面网壳内力、位移和自振特性的影响 ,为网壳结构支座设计提供了理论依据。     

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%.     

单层球面网壳缺陷极限荷载概率分布研究

单层球面网壳是对缺陷比较敏感的大跨空间结构,节点的初始安装偏差、杆件的初弯曲、杆件的残余应力是影响结构稳定性的三种主要初始缺陷。本文利用半波正弦曲线考虑了杆件的初始弯曲影响,根据CRC模型推导了能够考虑残余应力影响的应力应变关系,并利用有限元软件ansys的二次开发编写了相应的程序;然后利用蒙特卡洛法针对不同的节点安装偏差样本进行双非线性计算,进而得出网壳结构的极限荷载概率分布规律和其最小极限荷载。从而为单层球面网壳结构的设计和应用提供了方便。     

某体育馆联体异形网壳的优化设计

介绍了体育馆联体异形网壳的结构设计,对网壳杆件在多种工况下的优化方法进行探讨,并应用ANSYS对网壳进行整体稳定校核,介绍联体异形网壳施工图绘制的方法.     

具有初始缺陷扁球面网壳在大挠度下的非线性动力学特性

根据薄壳非线性动力学理论和网格结构拟壳法,研究了扁球面网壳在动、静荷载协同作用下的混合边值问题,先由大挠度非线性控制方程,在夹紧固定的边界条件下,给出了扁球面网壳大挠度及张力的解.然后把该大挠度解看作系统的初始缺陷并利用扁球面网壳的非线性动力学变分方程和协调方程,在同样的边界条件下,应用Galerkin方法得到一个含二次和三次的非线性动力学方程,采用Floquet指数方法研究了扁球面网壳在大挠度下的分岔问题,讨论了平衡点(奇点)邻域的稳定性问题.绘出有、无静载荷时平衡点的相对位置,数值结果表明静变形的变形对其中一个平衡点的位置影响较大.     

双层球面网壳振动主动控制作动器位置优化

为了确定双层球面网壳结构振动控制的作动器最佳布设位置/数目,以主动控制的二次型性能泛函最优控制理论为基础,定义作动器布设的敏感度,提出逐步删除结构中敏感度小的作动器优化过程,并编制相应的作动器优化实现程序.算例表明,对于双层球面网壳结构,作动器布设在上、下弦杆优于腹杆,且布设在上弦优于下弦;在结构位移和作动器的控制力均满足设定的要求下,结构上弦作动器布置距离中心越远其灵敏度越大,环向布置优于径向布置,作动器最佳布设位置在结构上弦的最外圈环向杆件上.算例进一步表明,对于不同的地震动输入,作动器在最佳位置上,相应的主动控制的效果均比较明显.     

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。     

张弦式网壳结构中的拉索预应力值设计方法的应用研究

依据大跨度网壳结构的几何非线性特性,采用几何非线性有限元技术,按预应力控制网壳变形的原则,并结合武汉体育中心体育馆张弦天穹网壳实际工程,对预应力值的设计做了研究,提出了一种新的预应力方法.该方法具有简便实用,具有明确的物理意义,并在实际工程应用中取得了理想的结果.     

局部主动约束阻尼开球壳的振动特性分析

为了有效减小开球壳的振动,对球壳设置局部主动约束阻尼(ACLD),根据一阶剪切变形理论和Donnell壳体理论得出应变位移关系,用Jacobian多项式和Fourier级数组合表征球壳经度和纬度方向变形关系,基于能量法和Lagrange方程建立了系统的动力学模型,研究了主动约束阻尼结构参数、阻尼层占空比和压电层激励电压...     

杂交椭球抛物面网壳参数化设计及受力性能比对分析

以常州体育馆凯威特-联方型椭球抛物面网壳为例,应用APDL(Ansys Parametric Design Language)参数化设计语言,研制了两类6种杂交椭球抛物面网壳参数化设计宏程序;应用ANSYS软件对6种类型网壳进行了受力性能比对分析。结果表明:同等工况下,凯威特-联方型椭球抛物面网壳结构形式和受力性能最合理,实际工程中可优先选用;第一类以凯威特型为顶部结构的杂交椭球抛物面网壳矢跨比f/S取1/4~1/3,第二类以凯威特型为底部结构的网壳矢跨比f/S取1/3~1/2受力性能最优。