折板网壳结构参数化设计及受力特点分析

据折板网壳结构特点,采用ANSYS有限元软件自带参数化设计语言APDL(ANSYS Parametric Design Language),研制了两类单层折板网壳结构参数化设计宏程序;实现了给定跨度S、中矢高F、边矢高Fb、环向对称区域份数Kn、径向节点圈数Nx等参数下,两类单层折板网壳的参数化设计;并应用ANSYS软件对两类单层折板网壳结构的受力特点进行了分析;为折板网壳结构的设计与应用,提供了有益的参考.建模实例表明,该参数化设计方法和设计程序简单、高效、实用,为采用ANSYS软件进行不同类型、不同几何参数下折板网壳结构受力分析和结构优化设计方案比较提供了极大方便.     

基于ANSYS的四种典型施威德勒型球面网壳参数化建模

网壳结构造型美观受力合理,应用范围广阔.其参数化建模程序的编制是网壳结构受力分析和优化设计的前提和基础.文章采用ANSYS软件参数化设计语言APDL,研究了四种典型施威德勒型球面网壳节点生成和杆件单元生成的连接方法,并编制了相应的宏程序.结果表明:(1)用户仅需输入网壳跨度S、矢高F、环向对称区域份数kn、径向杆件圈数nx,即可方便地生成所需模型;(2)该方法和建模程序简单、高效、实用,为采用ANSYS软件进行不同类型、不同参数下网壳结构的快速生成提供了可能.     

古亭阁建筑参数化设计与静力性能分析

借鉴中国传统攒尖建筑外形特点,应用APDL参数化设计语言研制了三种不同脊线类型古亭阁参数化设计宏程序,实现了给定结构跨度S、矢高H、棱角数Kn、径向节点圈数Nx和翘曲率b等参数下,三类不同建筑风格古亭阁网壳参数化设计,分析了三类古亭阁在不同结构参数、不同梁端约束时的静力性能。36种设计方案数值模拟结果表明:该种新型建筑结构的位移和应力随宏观几何参数Kn、Nx和约束施加位置及翘曲率b的增加而减小,而约束施加方式的不同对其位移和应力影响并不明显;本研究可为传统建筑风格与现代网壳结构设计相融合提供理论依据。     

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.     

谷线式叉筒网壳参数化设计及受力性能分析

谷线式叉筒网壳曲面造型流畅,内部空间美观,克服了传统柱面网壳建筑外形单一的缺点。文章根据其结构特点,应用APDL(Ansys Parametric Design Language)参数化设计语言,研制了5种基本形式的单层谷线式叉筒网壳参数化设计宏程序,实现了给定结构跨度、矢高、谷线数及径向节点圈数等参数下,5种结构形式的参数化设计;并应用Ansys软件对其进行了95种工况的受力性能比对分析。结果表明:同等工况下,5种形式结构中,三向网格型结构形式和受力性能最为合理,故实际工程设计时应优先选用;而联方型结构最大位移和最不利应力始终为5种结构中最不理想的,结构最不利应力易超过结构许用应力值;单层谷线式叉筒网壳适用于中小跨度S≤65 m、低矢高fd的建筑结构。     

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型单层球面网壳结构的自振规律;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     

半刚性节点单层球面网壳抗震性能

为了研究由多根螺栓现场拼装而成的半刚性节点单层球面网壳的抗震性能及其抗震设计方法,利用节点的弯矩-转角曲线对凯威特型螺栓球节点单层球面网壳的抗震性能进行了较为系统的分析,包括其自振特性及杆件地震内力系数随矢跨比、跨度、屋面质量、杆件截面、地震波、节点弯曲刚度等参数的变化规律,通过大规模参数分析,给出半刚性节点单层球面网壳的地震内力系数取值,提出基于地震内力调整系数的半刚性节点单层球面网壳的实用抗震设计方法.     

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。     

杂交型马鞍网壳结构参数化设计及形状优化

杂交型网壳可以发挥各单一传统网壳的优点,在增大跨度的同时又可获得较高的经济效益。文章根据杂交型马鞍型网壳结构特点,采用APDL参数化设计语言研制了两类六种不同杂交型马鞍网壳参数化设计宏程序,运用ANSYS软件对其进行受力性能分析,并对受力性能最好的凯威特—联方(Kie-Lam)网壳进行了108种工况形状优化设计。结果表明:在同等工况下六种杂交型马鞍网壳中Kie-Lam最大位移为6.9 mm和最不应力为25.1 MPa均最小,受力最为合理;矢高f与网壳最不利应力成反比,f每增加1 m最不利应力平均下降幅度最大为0.51 MPa,随Ns变化没有统一规律;在S=60 m、f=30 m不变的情况下,存在一种工况Kn=8、Nx=12和Ns=8满足结构强度、刚度和稳定性前提下,使网壳结构总耗钢量最轻。     

旋转对数曲面网壳结构受力性能及其稳定性分析

旋转对数曲面网壳是球面网壳的一种拓展,研究旋转对数曲面网壳可以为网壳结构分析和结构选型优化提供理论依据。文章应用APDL参数化设计语言,对网壳进行参数化建模,并对凯威特型、联方型、施威德勒型、肋环型4种旋转对数曲面网壳结构进行受力性能和稳定性分析。结果表明:同等工况下,凯威特型结构最大位移约为许用位移的3%,最大应力约为许用应力的15%,其结构形式和受力性能最为合理;网壳结构矢高为40 m时,最不利位移和最不利应力减小率分别为0.76%和4.79%,大矢高下刚度变化不大,强度有较大增加;矢跨比增大到1/2时,特征值增大量为33.7%,大矢跨比网壳结构强度较大;结构在矢跨比为1/2且初始缺陷跨度为1/500下可以有较好的稳定性。     

框－剪结构中框架等效刚度的计算

根据框架－剪力墙结构承受倒三角形荷载时框架所分配到的实际水平分布荷载，严格推导了框架考虑柱轴向变形的等效剪切刚度计算公式，并给出了算例和结论。     

Zn/Sn热共蒸发制备ZnO/Zn2SnO4/SnO2同轴纳米电缆

为了研制优质气敏传感器的ZnO系气敏元件,以Zn粉和Sn粉为原料,通过热共蒸发法,在900℃的氧气气氛中,制备了直径为80～150nm的三层同轴ZnO/Zn2SnO4/SnO2核壳结构的纳米电缆.利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）和透射电子显微镜（TEM）试验对纳米电缆的形貌、组成成分以及微观结构进行了表征.测得该三层同轴ZnO/Zn2SnO4/SnO2核壳结构的纳米电缆的芯核为SnO2,中间层为Zn2SnO4化合物,外壳层为ZnO,且有铅笔状、三角金字塔状和四棱锥状三种不同纳米形貌.     

球节点刚度对单层柱面网壳地震响应影响随PGA变化的规律

已有研究发现单层柱面网壳焊接空心球节点刚度对结构的地震响应有一定影响,为了解此影响随PG A （地震动峰值加速度）变化的规律,对相同尺寸的单层柱面网壳精细化模型和常用模型进行了地震响应对比分析。其中精细化模型是按照空心球节点和钢管杆件的实际尺寸建立的壳单元模型;常用模型采用梁单元建模,不考虑球节点。改变PG A后,对比2种模型相同位置节点的位移时程曲线可以看到：随着 PG A 的增加,精细化模型与常用模型的节点位移响应差值越来越大;PGA超过结构的失稳临界值后,随着PGA的增加,加大精细化模型节点壁厚对提高结构抗失稳能力的作用越来越小。     

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。     

单层柱面网壳2类模型的地震响应比较分析

为了研究单层柱面网壳节点刚度对结构地震响应的影响,应用有限元软件ANSYS/LS-DYNA中的壳单元Shell163和梁单元Beam161分别建立了2类相同尺寸的网壳模型.2类模型的主要区别是:壳单元模型中可以按构件的实际尺寸建立空心球节点,并且壳单元节点模型的承载力值与实体单元节点模型值接近.通过改变结构参数,比较了矢跨比、长宽比和跨度变化时同类模型间的响应变化,以及同一结构参数下2类模型的地震响应差值.结果表明:结构参数变化时,2类模型的响应变化幅度存在明显差异;同一结构参数下,2类模型的响应差值变化较大,在进行此类结构地震响应分析时应考虑球节点的刚度影响.     

多谱段标准镜头光学系统设计及装校

本文设计了一款检测用的多谱段标准镜头,其焦距为180mm、相对孔径D F=13、视场角2ω=6°。该镜头具有波段（400-1000nm）跨度比较宽的特点,并且对每个特定波长的传递函数值都有严格的要求,即在80 lp/mm时均达到0.5以上,且畸变小于2%。设计时运用光学设计软件ZEMAX的多重结构功能,保证了每个特定的波长传递函数都能达到要求。在装校镜头时通过定心仪精调每组镜片与镜筒的同轴度。经过精细的设计及有效的装校,最终产品测试结果表明轴上星点达到非常良好的效果,传递函数全部满足设计要求。     

复合材料在板锥网壳结构中的应用

板锥网壳结构是一种受力性能合理，技术经济效益良好的新型空间结构形式。采用经典板壳理论，推导出正交叉对称层合板的单元刚度矩阵，对采用复合材料层合板的板锥网壳结构受力性能进行了分析。分析表明，板锥网壳结构采用复合材料新型板材具有更大的优越性。     

多层大跨度桁框结构体系及优化设计

多层大跨度桁框结构主要由桁架梁和框架柱组成,在我国尚属新型结构体系,为探讨桁框结构合理的经济尺寸和用钢量,进而对结构初步设计提出优化建议;文章针对不同建筑尺寸、不同荷载情况,设计了21个桁框结构模型试件,并进行了用钢量分析,重点探讨了结构用钢量与楼面活载、开间、跨度、跨数、层数的关系。结果表明：多层桁框结构的单位面积用钢量与多层框架结构基本相同,跨度、楼面荷载对用钢量的影响最显著。分析发现桁框结构的经济跨度为18m左右,经济开间为6—10m,跨数不宜少于2跨。     

高速牙轮钻头轴承密封副设计与有限元分析

用于石油天然气勘探开发的牙轮钻头轴承润滑密封系统的寿命，在很大程度上决定了钻头的使用寿命。为了提高轴承密封的可靠性，根据其工作的摩擦学特性，通过有限元分析，对钻头轴承端面—径向组合密封的结构进行了分析研究，据此设计了新型密封副。理论与实践证明，采用该新型组合密封结构能适应高速牙轮钻头轴承密封的发展需要。     

开孔双层球面网壳结构优化设计

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。计算结果将为此类网壳结构最优设计提供有益参考。