椭球面弦支穹顶结构的稳定性

以上部网壳为椭球面的弦支穹顶结构为对象, 用ABAQUS软件建模, 考虑初始缺陷、布索方式及预应力水平等影响因素, 进行几何非线性及同时考虑几何非线性和材料非线性的稳定性分析, 分析时采用弧长法跟踪平衡路径, 得到不同参数下结构的荷载-位移曲线.通过对比分析各参数下荷载-位移曲线及稳定极限承载力, 椭球面弦支穹顶结构的稳定性能较单层网壳有了大幅度提高, 初始缺陷的存在降低了结构的稳定承载力.此外, 不同布索方式和预应力水平对结构的稳定承载力有较大的影响, 应进行优化设计.     

弦支穹顶结构施工滑移索研究

为解决模拟考虑摩擦影响的连续索在节点处滑移问题,提出了变索原长法,先不考虑结构变形协调,使索在节点处发生滑移,根据力学平衡条件及滑移区段索原长不变的原则可求得每段索滑移平衡后的索原长,把新的索原长代入后再对结构进行变形协调计算,从而完成索段的一次滑移计算.工程算例考虑弦支穹顶结构环索与节点间的静摩擦系数为0.3,动摩擦系数为0.4倍静摩擦系数,对每圈环索在4处进行对称同步张拉施工,计算分析了结构在张拉施工阶段以及结构张拉成形后在满跨和半跨荷载作用下环索的滑移,得到了各状态下索的张力分布.研究结果表明,变索原长法可用于模拟考虑摩擦影响的索滑移问题,且计算方便快捷,环索与节点间的摩擦导致结构环索张力分布不均匀.在实际工程设计和施工中,应通过改进节点构造、施工方法等措施尽量避免或降低摩擦问题对结构受力性能带来的不利影响.     

基于随机缺陷理论的大跨度预应力弦支穹顶结构非线性整体稳定分析

基于初始几何缺陷随机分布特点,提出了弦支穹顶结构整体稳定分析的初始缺陷概率法,得到初始几何缺陷最大值和分布形式的合理取值.该方法全面考虑了节点施工定位偏差、杆件初偏心与初弯曲对弦支穹顶结构非线性整体稳定性的影响,其计算稳定性比传统特征值屈曲模态法的低30%左右.通过灵敏度分析,得到缺陷大小及分布对体系整体稳定的影响规律.研究表明:初始缺陷概率法能充分揭示初始几何缺陷对弦支穹顶结构整体稳定性的影响规律,初始几何缺陷的分布和大小更符合实际,并且偏于安全,得到的整体稳定系数具有一定可靠性.该法在2008年奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构整体稳定分析中得到有效应用,模型试验验证了该方法的正确性.     

弦支穹顶节点位移风振系数分析

弦支穹顶结构由于其本身的结构特点,风荷载常常起主要甚至决定性作用.通过时程分析的方法,得到弦支穹顶结构的节点位移风振系数,为弦支穹顶结构实用抗风设计提供参考.     

联方凯威特型弦支穹顶结构稳定性分析

以联方凯威特型弦支穹顶结构为研究对象,应用ANSYS数值模拟分析结构的稳定性,并且通过改变结构的设计参数来找出影响稳定性的因素.研究发现,联方凯威特弦支穹顶结构的稳定性优于对应的单层网壳结构,活荷载的不均匀分布加速了结构的失稳.并且从结构矢跨比、支撑杆长度和预应力水平三个方面进行参数分析,结果表明,前两个因素对结构稳定性的影响明显,而预应力水平对结构的稳定性影响不明显.     

新型大跨度弦支穹顶结构的动力特性与抗震试验

弦支穹顶结构是一种新型的预应力钢结构体系,适用于大跨度空间结构的屋盖.为了保证北京奥运会羽毛球馆新型大跨度弦支穹顶结构的抗震性能.利用北京工业大学的九子台阵系统完成了对9.3 m弦支穹顶结构模型的动力特性试验和振动台试验.试验测得模型的多阶自振频率、振型,得到了模型在竖直地震动作用下的加速度、位移、杆件应变、索轴力的响应及响应变化规律.试验结果表明弦支穹顶结构振型密集,在八度大震作用下,具有良好的抗震性能.     

火灾下预应力损失对新型弦支穹顶结构稳定性影响分析

为了研究奥运会羽毛球馆在火灾情况下的性能,作者基于大空间空气升温理论对温度场进行了模拟,通过预应力损失反映温度变化对索力大小的影响,并对弦支穹顶结构进行了双重非线性影响的稳定承载力分析研究.计算结果表明,结构在90min火灾后除最外圈环索以外,其余环索的预应力损失比较明显,整体稳定承载力下降约1/5,但仍具有一定的安全储备;材料高温蠕变性对结构稳定承载力的影响很小,在结构抗火分析时可以忽略.     

2008奥运会羽毛球馆新型预应力弦支穹顶结构施工监控

2008奥运会羽毛球馆屋盖新型弦支穹顶结构跨度93m.钢材用量60 kg/m².利用振弦应变计和全站仪对屋盖弦支穹顶结构的张拉施工进行了索力、网壳构件内力、网壳节点位移的全过程施工监控,并与ANSYS有限元分析的施工模拟值进行了对比.施工监控数据表明索力、构件内力、结构位移与仿真分析偏差在合理的范围之内,以索力为主控参数,节点竖向位移为第2控制参数,并综合考虑构件内力,认为结构施工张拉已经达到设计要求.     

强震下弦支穹顶结构的动力失效探讨

为了揭示强震下弦支穹顶结构的动力失效机理,分别采用双线性本构模型和应变-损伤耦合本构模型,对一个8点支承的弦支穹顶结构进行了不同地震加速度下的全过程动力时程分析,考察了2种不同材料模型下的结构动力失效.同时对采用应变-损伤耦合本构模型的结构进行了深入研究,对该结构最大位移、塑性杆件数、杆件的应变能密度和动能密度、构件应力及应力变化率等多个物理量准则进行了考察分析.结果表明:采用应变-损伤耦合本构模型能更加准确地反映结构的动力失效,且这些物理量都能大致反映结构动力失效过程中的失效时刻;同时也反映了失效时结构最大位移、杆件塑性发展、索力松弛等失效特征.     

弦支穹顶结构预应力设计及其抗震性能研究

本文给出了弦支穹顶结构的一种基于平衡矩阵理论和最优化理论的预应力确定方法。通过对不同预应力水平以及不同上部单层网壳截面弦支穹顶的模态分析讨论了该结构体系的动力特性。并研究了弦支穹顶在地震作用下的基本特性,对比分析了相应单层网壳和弦支穹顶的动力响应。分析结果表明：弦支穹顶结构的自振频率随着预应力水平的提高而增大;但随着上部单层网壳刚度的增大,预应力的大小对其自振频率的影响逐渐减小;弦支穹顶的下部张力集成体系（索杆体系）降低了上部单层网壳大部分单元在地震作用下的最大应力,尤其是外层单元的应力。     

基于精细梁模型的向量式有限元分析

精细梁不同于Euler梁和Timoshenko梁,该模型在考虑剪切变形的同时还考虑了横向弯曲时截面转动产生的附加轴向位移及横向剪切变形影响截面抗弯刚度后产生的附加横向位移。推导了适用于向量式有限元分析的精细梁单元应变和内力表达式,采用FORTRAN自编了向量式有限元程序。对悬臂梁、两端固支梁和门式框架进行了算例分析,对比了采用不同梁单元模型下结构的竖向位移。结果表明:当高跨比较小时,3种梁单元的竖向位移相差不大;当高跨比较大时,精细梁单元的竖向位移较Euler梁和Timoshenko梁明显增大,表明剪切变形及刚度折减引起的附加轴向位移、附加横向位移不能忽略。精细梁单元模型对高跨比较大的梁进行分析可望得到更精确的结果。     

Test research and computer simulation analysis of construction state during form finding for suspen-dome system

A novel construction method without scaffold work called as assembly-prestressing form finding loop by loop is presented.Based on the theory of finite displacement,the cycle-forward analysis method is presented for its construction calculation,which adopts the finite element method of generalized geometric nonlinearity combined with the application in the real construction process.By means of the combination of the forward analysis according to real construction sequence and the cycle iteration according to the initial strain increment method of cable force adjustment,the influence of the structural geometric nonlinearity and the loss of prestress are taken into account due to prestressing of tendons in turn and so on.If the initial cable forces derived from the method were used for construction,expected cable forces and shape could be assured easily.Simulation analysis achieved real-time tracking and controlling of the construction status.Finally,according to the procedure and parameters in simulating,a model experimental research on the stage of form finding(namely prestressing)was carried out for suspen-dome structure.The feasibility on the assembly-prestressing form finding method loop by loop was testified.The cycle-forward analysis method was established and numerical simulation was performed,and the results show that it was useful for the design and the construction of similar suspen-dome structure.     

输电自立塔多塔腿有限元分析

对输电自立塔建立桁架有限元模型进行几何非线性的分析.针对输电自立塔自身结构的特点,在进行多塔腿分析时,对总刚度矩阵的集成提出了一种全新的方法:保留总刚度矩阵中相同的部分,将不同的部分进行替换,并应用VB与Fortran语言编制了一个分析软件.通过算例表明,在进行多塔腿计算时,计算速度大为加快,计算结果能满足设计分析要求.     

Uncertain eigenvalue analysis of the dielectric-filled waveguide by an interval vector finite element method

Science China Technological Sciences - Eigenvalues of the dielectric-filled waveguide are of great importance to its transmission characteristic analysis and optimization design, which could be...     

索穹顶结构有限元分析及试验研究

针对索穹顶结构的受力性能,采用二节点直线杆单元和新型二节点曲线索单元建立了索穹顶结构混合有限元计算模型,对是否考虑拉索自重垂度进行了比较分析.通过对一直径为5 m的肋环型索穹顶模型的实验研究,得到在不同荷载情况下结构的内力和变形规律.实验结果表明,材料下料长度的确定和符合计算模型的节点设计是实际工程设计中的关键问题.实验结果说明了此有限元模型具有较好的精度.     

板壳结构屈曲分析的非线性有限元法

为进行板壳结构的屈曲分析。采用三维退化曲壳元离散板壳结构，在TL列式下了考虑双重非线性的单元切线刚度矩阵，提出采用罚单元法处理结构加载边的位移的约束条件。应用所编制的程序，进行了平板、曲壳以及板式门架的双重非线性屈曲分析。对比分析表明了方法的可靠性和有效性。     

板壳结构屈曲分析的非线性有限元法

为进行板壳结构的屈曲分析.采用三维退化曲壳元离散板壳结构,在 TL 列式下推导了考虑双重非线性的单元切线刚度矩阵,提出采用罚单元法处理结构加载边的位移约束条件.应用所编制的程序,进行了平板、曲壳以及板式门架的双重非线性屈曲分析.对比分析表明了方法的可靠性和有效性.     

钢筋混凝土板非线性有限元分析

对钢筋混凝土板的截面采用分层组合模型能较好反映板受力后的开裂、应力、应变与裂缝开展等情况,并考虑混凝土在双向受力作用下的非线性性能.采用三角形薄板单元,对钢筋混凝土分层组合模型建立单元刚度矩阵.编制了非线性有限元分析程序,对所试验的复杂支承条件的钢筋混凝土板做了分析,分析结果与试验数据基本相符.有限元计算分析结果对实际应用具有参考价值.     

钢管杆塔的几何非线性有限元分析

对一种新型输电杆塔钢管杆塔进行几何非线性有限元分析 ,用VisualBasic 5 .0和DigitalFortran 5 .0混合编程 ,编制了有限元分析软件 ,解决了传统设计线性计算的不足 ,计算结果满足钢管杆塔设计分析的需要 .     

多柔体系统刚柔耦合动力学有限单元法

传统的多柔体系统动力学建模理论 ,往往基于小变形线性动力学的基本假定 ,采用线性的Cauchy应变理论描述应变—位移关系。但是 ,对于具有刚性旋转的位移场来说 ,Cauchy应变理论并不适用。本文采用Green Lagrange应变理论 ,描述有大位移运动的梁单元的非线性位移—应变关系 ,通过对应变能的分析和线性化处理 ,建立起相对变形坐标一阶精确的一致线性化的多柔体系统有限元模型 ,仿真算例的结果验证了该方法的有效性和结构中的几何非线性对系统动力学响应的重要作用。