冲击荷载下K6型单层球面网壳结构动力破坏评判方法研究

以典型的K6型单层球面网壳结构为研究对象,分别研究了上部网壳结构和下部支承结构受冲击荷载作用时的动力响应特征,并以此为基础对结构冲击模式进行归纳.将冲击荷载作用下网壳结构的冲击模式和破坏状态相结合,提出了网壳结构的抗冲击动力性能判别指标和相应的等级分类.研究表明,冲击荷载作用下落地网壳结构和带下部支承网壳结构的冲击模式分别可以划分为5种和4种.综合结构位移、杆件进入塑性比例和冲击能量等指标,可以对单层网壳在冲击荷载下的结构破坏程度进行预估和评判.     

下部支承柱受撞击荷载作用的单层球面网壳动力响应分析

车辆撞击荷载是工程中常见的冲击荷载,本文主要研究这种冲击荷载作用下带支承柱的单层球面网壳的动力响应.利用通用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对40m跨度带下部支承柱的K6型单层球面网壳进行了分析,根据支承柱的变形以及上部网壳结构的竖向位移和塑性发展,得出了三种动力响应模式.通过改变冲击角和顶杆截面这两个参数,给出了结构动力响应随参数变化的分布规律.研究结果表明:顶杆截面的不断增大并不会对上部网壳结构产生明显的有利影响,合理截面顶杆的断裂可以部分阻断冲击荷载的传递,对防止球面网壳整体坍塌是有利的;冲击物以60°的冲击角撞击支承柱时对上部网壳结构影响比0°、30°、90°时大.     

冲击荷载作用下带下部钢管柱单层球面网壳结构动力响应分析

为研究带下部钢管柱的单层球面网壳在冲击荷载下的动力响应,在ANSYS/LS DYNA中建立70 m跨度带下部钢管柱的K8型单层球面网壳与正方体冲击物的数值模型并进行数值分析。根据结构动力响应和最终变形,总结了结构在冲击荷载作用下的4种响应模式,并分析了各响应模式下的动力响应（冲击力、节点速度、节点位移、杆件应力）特点。通过改变冲击点位置以及下部柱高度等参数,分析这些参数对带下部钢管柱的单层球面网壳结构响应模式的影响,揭示了结构响应随各参数的分布规律。研究结果表明:水平侧向冲击作用下结构的冲击力主要为等腰三角形脉冲荷载;冲击柱顶点时,上部结构有杆件失效,结构的节点水平位移和杆件应力最大;冲击柱高度较低时,冲击力峰值较小,节点最大水平位移和杆件最大应力较大。     

下部支承结构对网壳结构强震响应的影响研究

总结了关于考虑下部支承影响的网壳结构强震失效研究的最新研究成果。介绍了基于响应的荷载域全过程分析方法;通过建立精细化的数值模型,对考虑下部支承结构的单层球面网壳在强震作用下的特征响应进行了分析,得到了考虑下部支承结构的单层球面网壳在强震作用下的失效特征;通过大规模参数分析,详细地阐述了下部支承结构对网壳结构失效极限荷载的影响;提出了对于耦合体系的简化分析方法并初步研究了非线性下部支承结构对网壳结构失效的影响;讨论了下部支承结构非线性对网壳结构响应的影响。研究表明,非线性材料的支承结构也将明显改变耦合体系的响应规律及失效模式。     

冲击作用下单层柱面网壳的失效模式

为探讨单层柱面网壳在冲击荷载作用下的破坏过程、动力响应及失效模式,应用ANSYS/LS-DYNA建立20m跨度三向网格型单层柱面网壳模型,并对其进行冲击荷载作用下的全过程仿真模拟.通过对特定算例的分析,展示冲击荷载下网壳的破坏过程及结构的动力响应.根据结构破坏过程及最终形态提出单层柱面网壳在冲击荷载作用下的失效模式,并与单层球面网壳的分析进行对比.     

考虑下部结构的球面网壳在强震作用下的破坏机理研究

以具有实际工程意义的40m跨度,矢跨比为1/3,同时考虑圈梁和下部柱及柱间支撑的K8型单层球面网壳为研究对象,利用ANSYS有限元程序,在考虑几何非线性和材料非线性效应的条件下,研究该结构在三向强烈地震荷载作用下的动力响应、失稳模态及破坏机理,并分析下部支承结构、杆件弯曲变形对网壳结构动力稳定性的影响。     

冲击荷载作用下四种典型施威德肋型单层球面网壳动力响应研究

为了研究4种典型施威德肋型单层球面网壳在冲击荷载作用下动力响应特征的差别,以4种典型施威德肋型球面网壳为研究对象,利用ANSYS/LS-DYNA进行参数化建模。首先介绍了分析模型及相关参数,选用考虑材料应变率影响的杆件模型,然后选择不同的冲击点对4种类型网壳分别进行竖向冲击荷载作用下的动力响应研究,最后从网壳结构的响应模式、位移、加速度、应变能4个方面进行了分析对比。结果表明:网壳结构的冲击响应模式随冲击物动能的改变而规律性变化;在相同的冲击荷载作用下,结构的动力响应均随着冲击点离支座越远而越强烈;4种网壳中无环杆的交叉斜杆-施威德肋型球面网壳结构在冲击荷载作用下的动力响应最大,因此在网壳选型时应谨慎选用。     

正交正放单层鞍型网壳在强震下的失效研究

对跨度40m正交正放单层鞍型网壳在强震作用下的失效机理进行研究。通过典型算例探讨结构在强震作用下的响应特征,考察结构的节点位移、不同屈服程度杆件比例、不同失效程度杆件等多项结构响应随荷载强度递增的变化规律;可认为单层鞍型网壳在强震下发生明显的动力强度破坏,综合结构的典型响应提出一种失效极限荷载的确定方法。在系统参数分析的基础上,讨论高跨比、屋面质量、初始缺陷等因素对结构失效极限荷载的影响规律,并讨论考虑下部支承结构刚度因素对上部鞍型网壳强震失效极限荷载、失效模式的影响规律。     

考虑下部支承效应的单层柱面网壳结构抗震性能研究

为研究下部支承对单层柱面网壳整体结构抗震性能的影响,建立了包含下部支承的整体结构有限元模型。通过增量动力分析方法对典型算例开展参数分析,分析了下部支承刚度、屋面荷载等参数对整体结构抗震性能的影响规律。结果表明：考虑下部支承与单层柱面网壳的耦合效应后,结构的自振频率减小,整体结构的刚度明显减弱;单层柱面网壳耦合体系的强震失效模式为强支承结构的网壳动力强度破坏与弱支承结构的支承动力强度破坏;随着支承刚度的增加,整体结构的承载力先减小后增大,网壳结构的塑性发展程度先增加后减小,下部支承结构的塑性发展程度逐渐减小;支承刚度越大,屋面荷载对结构承载力的影响越明显,整体结构的承载力随着屋面荷载的增加逐渐降低;考虑下部支承后整体结构的承载力降低了42.4%~85.5%,降低的原因主要包括下部支承结构的动力放大作用和柱间的不同步效应。     

曲面网壳采光顶抗冲击性能研究

基于ANSYS-LS-DYNA软件,对某一曲面网壳采光顶的实际工程进行了模态分析和冲击荷载作用下的动力响应分析,研究了采光顶吊挂荷载吊挂点位置的合理选取;同时选取了三组不同冲击速度和吊挂荷载,研究了冲击速度和吊挂荷载大小对曲面网壳采光顶动力响应及失效模式的影响。分析结果表明,在不同冲击速度作用下,该结构具有三类典型失效模式;冲击速度及吊挂荷载大小均对于采光顶结构的动力响应有影响,冲击速度影响相对较大,分别总结了冲击点速度、加速度及结构应变能的变化规律。