柱面网壳结构动力性能分析

本文采用子空间迭代法系统地研究了双层柱网壳结构的自振特性，按反应谱法分析了竖向地震作用下柱面网壳结构的内力分布规律，并与相应的静内力作了比较，文中还对柱面网壳考虑支承竖向弹性刚度及法向弹性刚度的动力反应作了分析，文中所给出的结果对实际工程有参考价值。     

大空间柱面网壳结构在爆炸荷载下的动力响应

摘 要：通过应用LS-DYNA程序对柱面网壳结构室内爆炸的数值模拟实验,建立了大空间结构在爆炸作用下进行动力响应计算的合适模型。数值模拟计算结果与J.亨利奇公式结果吻合。通过提取结构表面有限测点的冲击波超压并将其POD分解,解决了冲击波荷载的时空差异性及结构表面压力场分布问题。采用Ritz-POD法对大空间单层柱面网壳结构在爆炸荷载下的动力响应进行了数值模拟计算,研究了结构矢跨比、结构高度、炸药TNT当量及爆炸点位置等参数变化对结构动力响应的影响。结果表明,计算模型适用于大空间结构的爆炸动力响应分析。大空间结构的最大位移和应力响应随炸药TNT当量的增加成非线性增大,应力响应成倍增大,位移响应成数倍增加。偏心爆炸冲击波比中心爆炸对大空间结构构件的损害大,对结构的边跨构件最为不利。对于应力控制设计的结构,应更注重支座附近和边跨结构的防爆能力。矢跨比大的结构防（抗）爆炸冲击波的能力较强。     

罕遇地震下双层球面网壳的弹塑性动力响应分析

对54个双层球面网壳模型在罕遇地震下的弹塑性响应进行了计算。网壳模型中杆件截面按非地震工况下的满应力设计确定,并满足小震作用下的结构验算。计算时考虑网壳和下部结构的协同工作。杆单元采用能够同时考虑受拉屈服和受压屈曲的等效弹塑性滞回模型。根据计算结果,考察了网壳跨度、矢跨比、支座连接条件、下部结构形式以及地震波选取对结构塑性区域、塑性发展程度以及残余变形的影响。研究表明,罕遇地震下双层球面网壳的薄弱区域不全出现在临支座区域。当网壳受下部结构约束较强或跨度和矢跨比均较大时,发生残余塑性应变的杆件大多出现在网壳中间圈层区域。跨度、矢跨比和支座条件是影响塑性杆件分布和塑性应变大小的三个敏感因素。但所有模型并没有在罕遇地震下出现倒塌。     

地下隧道内爆炸冲击下地表多层建筑的动力响应研究

该文对带有筏板基础和地下室的多层框架及框剪建筑物在遭受邻近地下隧道内爆炸冲击作用下的动力响应进行了分析研究。采用ABAQUS软件建立了考虑地基土和混凝土等材料非线性的隧道-土体-多层建筑耦合体系的三维数值模型,经与LS-DYNA模型结果的比较分析验证了该文所建体系模型的正确性和有效性。通过大量的算例分析,对隧道内爆炸冲...     

双层网壳结构动力响应分析的修正反应谱法

为了使反应谱法分析大跨度空间双层网壳结构具有较高的精度,通过对该结构用反应谱法和时程分析法进行全面分析,找出反应谱法和时程分析法结果之间的差异,将回归理论引入其结果分析中,对如何得出修正系数以修正反应谱法得出的结果进行研究,从而提出一种修正反应谱的方法.通过实例分析可以看出,用这种方法得出的抗震分析结果具有较高的精度,说明此修正反应谱法适合于该结构形式的抗震分析,为该形式结构的工程抗震设计提供理论依据和指导.     

双层柱面网格扁壳的非线性稳定性分析

基于等效夹层壳思想的双层网格扁壳非线性弯曲理论,对双层柱面网格壳体在均布压力作用下的非线性稳定性问题进行研究,采用伽辽金方法求得了简支边界条件下双层柱面网格扁壳的非线性载荷-位移关系式和临界屈曲载荷的解析表达式,讨论网壳结构几何参数对临界屈曲载荷的影响.     

预应力双层柱面网壳的风振响应与整体风振系数研究

基于时域分析方法对预应力双层柱面网壳结构的风振响应进行研究,采用Welch谱分析法对谐波叠加法与线性滤波技术(AR法)模拟得到的脉动风速时程进行功率谱精度评价;分析了预应力双层柱面网壳的矢跨比、跨度、厚度、长宽比、支座弹性刚度、预应力取值等结构参数对结构风振响应的影响,结果表明:网壳的矢跨比、跨度、长宽比是影响预应力双层柱面网壳结构风振响应的主要因素;预应力拉索有效地减小了结构的脉动风响应,但由于平均风响应同时也大幅减小,其位移风振系数仍较普通网壳结构大。基于包络的概念,采用以最大动响应和最大平均风响应为控制指标的整体风振系数计算方法,研究了常见设计参数情况的预应力双层柱面网壳结构整体风振系数,可为预应力双层柱面网壳的抗风设计提供实用方法。     

单层柱面网壳结构的抗震性能研究

本文以单层柱面网壳为研究对象,针对结构参数（矢跨比、荷载、长跨比和支承刚度等）,系统研究了各参数对结构自振特性及地震响应的影响,得出了四边支承的单层柱面网壳应同时考虑竖向地震和水平地震作用的结论,并建议用时程法进行抗震分析。文中结构对实际工程有指导意义。     

偏心爆炸荷载下网壳结构的动力响应分析

利用ANSYS/LS-DYNA动力有限元软件平台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40m跨度精细化典型K8单层球面网壳结构有限元模型,采用流固耦合算法对结构在内部偏心爆炸荷载作用下的动力响应进行了有限元数值模拟研究,得到了网壳结构在偏心爆炸荷载作用下的四种响应模式：结构无损伤、构件塑性发展、网壳大变形、泄爆型破坏。获得了不同爆炸点位置、杆件截面、矢跨比、支承条件、屋面板厚度等参数条件下的结构动力响应结果,通过对比分析,总结了各参数对结构动力响应的影响程度与规律,为网壳抗爆防御设计提供了依据。     

机构设计在大型柱面网壳结构施工中的应用

 将机械行业中的机构运动概念应用到大型柱面网壳结构的施工，提出一种“折叠展开式”整体提升施工技
术． 详细阐述了该项施工方法的基本思想，并推导机构运动过程的运动学和动力学公式． 通过一个工程算例的分
析，总结机构运动和动力特性．计算结果证明机构运动过程中产生的动力效应不明显，处于“折叠”状态的网壳能够
承受施工荷载．该项新技术在亚洲最大跨度的柱面网壳结构的施工中得到了成功应用，证明了它的实用性和优越性．     

箱包炸弹内爆作用下单层球面网壳结构的动力响应分析

运用ANSYS/LS-DYNA建立跨度40 m凯威特K8单层球面网壳,采用流固耦合算法,考虑箱包炸弹在网壳内部爆炸的最不利类型,获取其动力响应规律.研究结果表明:在不同炸点水平位置下,网壳内部流场分布特征、冲击波传播路径以及冲击波与网壳作用过程存在差异,各特征响应随炸点水平位置的改变变化较大,网壳杆件塑性应变百分率大致...     

水下爆炸作用的单双层圆柱壳结构冲击损伤特性研究

针对圆柱壳结构受水下爆炸载荷冲击损伤问题用双渐近方法进行研究。通过大量工况分析发现,圆柱壳结构损伤模式按产生原因可分为直接冲击损伤引起局部结构强度破坏、局部构件横向冲击失稳、壳体环向冲击失稳及鞭状运动引起壳体纵向总体失稳4种,爆距较近时气泡脉动载荷占主要成分,较远时冲击波占主要成分。     

基于LS-DYNA的大空间柱壳结构爆炸波压力场分析

基于ANSYS/LS-DYNA,在验证模型及参数选取正确及可靠的基础上,建立了大空间柱壳结构在爆炸作用下的冲击波压力场计算模型。引入本征正交分解（POD）法,解决了冲击波荷载的时空差异性和结构表面压力场分布问题,大大减少了大空间结构爆炸动力响应分析的计算量。对大空间柱壳结构在爆炸冲击荷载作用下的压力场进行了数值模拟计算与分析,研究了跨度和矢跨比等因素对结构压力场分布的影响。结果表明,计算模型适用于大空间柱壳结构在爆炸作用下的动力响应计算。     

直墙拱顶地下结构受爆炸地震波作用的动力响应

研究有弹性垫层的地下直墙拱顶结构在爆炸地震波作用下动力响应,采用共同变形理论及矩阵力法考虑衬砌与围岩的相互作用建立爆炸地震波作用的地下防护结构动力响应快速计算方法。分析围岩等级、垫层参数及荷载作用形式等对典型直墙圆拱结构动力响应影响。结果表明,围岩等级对结构动力响应具有显著影响,围岩质量越好结构位移、内力越小;垫层有延迟响应、降低响应峰值作用,荷载作用形式也有一定影响。     

风荷载下单层柱面网壳的动力稳定

以一单层柱面网壳为例,利用Budiansky-Roth准则研究空间结构在风荷载下的动力稳定性。介绍了Budiansky-Roth准则,通过风洞试验获得单层柱面网壳上的风荷载并研究其动力稳定性,讨论了初始几何缺陷、风向角和风压系数的影响,并将动力失稳分析结果与我国规范和阵风响应因子法（GRF法）计算动力响应导致结构破坏的方法作了比较。研究结果表明,空间结构进行风荷载下的稳定性设计时有必要研究其在风荷载下的动力稳定性。     

基于可控性柱面网壳结构主动控制作动器布置的优化研究

利用磁致伸缩材料的磁控特性制作的作动器可以对结构进行主动控制。首先分析了这种作动器的工作原理和设计方法,并通过实验对其进行了输出性能测试。接着在对作动器进行动力学建模的基础上,推导出整个柱面网壳结构的作动控制方程,同时基于作动效率,提出了不依赖于控制方法的位置优化准则,并且在综合考虑控制效果系数、硬件成本和系统复杂性等因素的基础上,初步确定了作动器的数量,然后采用遗传算法,对作动器的布置位置进行了优化。最后利用LQR主动控制算法,对一柱面网壳模型结构进行了主动控制分析。结果表明,通过优化布置的作动器能够有效地减小结构的动力反应,是一种较好的主动控制方法。此外,主动控制模拟结果也验证了应用遗传算法优化此类问题的优越性和可靠性。     

冲击荷载下单层球面网壳动力响应分析与试验研究

为分析带下部支承结构的Kiewitt-6型单层球面网壳在冲击荷载下动力响应,在ANSYS/LS-DYNA中建立钢管柱支承的单层球面网壳数值分析模型,据冲击响应特点,总结四种响应模式,研究冲击能量、冲击位置、环梁刚度对上部网壳动力响应影响。进行钢管柱支承的单层球壳模型冲击试验,测量、分析结构的动应力、动位移及加速度,研究冲击柱破坏模式。结果表明,四种响应模式以冲击柱破坏模式(轻微损伤、局部凹陷、压弯破坏、剪切破坏)为典型特征;除响应模式4,网壳动力响应随冲击能量增大而增大;柱中为最不利冲击位置;环梁刚度增大,网壳动力响应减小;有限元分析结果与实测结果吻合较好,验证数值计算方法的正确性。     

单层网壳结构风振响应的主要贡献模态识别

网壳结构具有频谱分布密集、振型复杂的动力特性，在对该类结构进行风振响应分析时，通常存在着一些对响应贡献较大的高阶振型，但由于其频率较高而容易被忽略。因此，研究网壳结构风振响应的主要贡献模态分布规律有利于提高结构风振响应计算的精度和效率。本文利用Ritz-POD法，分析了单层球面网壳和单层柱面网壳结构风振响应的主要贡献模态，着重考察了主要贡献模态的自身参振能力。及其与脉动风压空间分布模式之间的关系。在此基础上，初步给出了网壳结构风振响应的主要贡献模态识别准则。     

Strain growth of the in-plane response in an elastic cylindrical shell

Strain growth is a phenomenon observed in containment vessels subjected to internal blast loading. The local elastic response of the vessel may become larger in a later stage compared to its response in the initial stage. To find out the possible mechanisms of the strain growth phenomenon, the in-plane response of an elastic cylindrical shell subjected to an internal blast loading is investigated. Vibration frequencies of membrane modes and bending modes are calculated theoretically and numerically. The dynamic non-linear in-plane responses of an elastic cylindrical shell subjected to internal impulsive loading are studied by theoretical analysis and finite-element simulation using LS-DYNA. It is shown that the coupling between the membrane breathing mode and flexural bending modes is the primary cause of strain growth in this problem. The first peak strain of the breathing mode and the ratio of the thickness to the radius are the dominant factors determining the occurrence of strain growth. Other mechanisms, which have been suggested in previous studies (e.g. beating between vibration modes with close frequencies, interactions between multiple vibration modes, resonance between vessel vibration and reflected blast wave, influence of structural perturbations), are secondary causes for the occurrence of the strain growth phenomenon in the studied problem.     

Dynamic response of an FGM cylindrical shell under moving loads

This paper presents an analytical study on the dynamic behavior of the infinitely-long, FGM cylindrical shell subjected to combined action of the axial tension, internal compressive load and ring-shaped compressive pressure with constant velocity. It is assumed that the cylindrical shell is a mixture of metal and ceramic that its properties changes as a function of the shell thickness. The problem is studied on the basis of the theory of vibrations of cylindrical shells. Derived formulas for the maximum static and dynamic displacements, dynamic factors and critical velocity for the FGM cylindrical shell subjected to moving loads. Numerical calculations have been made for fully metal, fully ceramic and FGM (Si₃N₄/SUS304) cylindrical shells. A parametric study is conducted to demonstrate the effects of the material property gradient, the radius to thickness ratio and the velocity of the moving load on the dynamic displacements and dynamic factors of the inner and ring-shaped pressures for FGM cylindrical shells.