某火车站房超高外斜椭圆形变截面钢管柱整体和局部稳定性分析

薄壁椭圆形变截面钢管柱在复合荷载作用下的整体和局部稳定性计算尚无具体规范可查。结合实际工程，采用理论分析和有限元分析的方法对某火车站房超高外斜椭圆形变截面钢管柱稳定性进行研究。采用具有等效刚度的弹簧约束模拟柱顶的边界条件，同时结合有限元分析软件正向求解、经典欧拉公式和挠度公式逆向推导的方法来计算其等效轴压刚度EAeq，等效弯曲刚度EIeq和计算长度系数μeq等几何参数。计算结果表明，该超高外斜椭圆形变截面钢管柱受力最大的柱底是整个柱的最薄弱位置；在考虑柱的实际应力的情况下，环向和纵向加劲肋的配合设置，不仅能经济有效地解决局部稳定问题，而且能增大柱的整体刚度，减小柱顶位移。本文研究可为异形大直径薄壁构件的设计提供借鉴。     

考虑施工误差的大开孔悬挑网壳结构稳定性

以某大开孔悬挑网壳结构为工程背景,利用有限元软件ANSYS进行荷载-位移非线性全过程分析,研究初始几何缺陷分布模式、缺陷大小和节点刚度对结构稳定性的影响.研究表明,利用几何非线性进行缺陷分析,当初始几何缺陷分布模式为一致缺陷模态和静力失稳模态时,得到的稳定极限荷载相近;利用双重非线性进行缺陷分析时,初始几何缺陷分布模式...     

某大跨单层球面网壳结构的非线性屈曲研究

为研究杆件稳定、初始几何缺陷、几何非线性、材料非线性对某单层球面网壳结构整体稳定性的影响,首先对结构进行线性屈曲分析得到屈曲模态和临界荷载,其次采用弧长法对结构进行非线性屈曲全过程分析,同时确定最不利初始几何缺陷分布模态,最后采用Newton-Raphson法对按此最不利缺陷分布的结构进行弹塑性屈曲全过程分析.计算表明:初始几何缺陷按最低阶屈曲模态分布的一致缺陷模态法可能不适用于大跨单层球面网壳结构的稳定性分析;荷载不对称分布对结构的稳定性更为不利;初始几何缺陷和材料非线性对结构稳定性的影响较大.     

单层组合加肋拱支网壳的稳定性

介绍了某相贯单层组合加肋拱支网壳结构在竖向荷载及风荷载作用下的整体稳定性。采用有限元软件MIDAS,在两种荷载工况下分别进行了此网壳结构的特征值屈曲、几何非线性屈曲分析,初始缺陷对网壳结构的整体稳定性影响分析。结果表明:网壳结构对初始缺陷较为敏感,初始缺陷会明显降低结构稳定性;不同的荷载工况下,失稳的情况亦不同且网壳结构稳定临界系数随着荷载的增大而降低。     

冷弯薄壁型钢门式刚架极限承载力影响因素

为研究冷弯薄壁型钢门式刚架极限承载力,提出梁-弹簧单元模拟冷弯薄壁型钢门式刚架节点工作性能和考虑构件初始几何缺陷影响的有限元模拟分析法,研究冷弯薄壁型钢门式刚架在竖向荷载作用下的变形性能及破坏特征。对已有冷弯薄壁型钢门式刚架试验模型进行模拟分析的结果显示,有限元计算结果与试验结果吻合较好。通过改变构件的腹板厚度和翼缘宽度、节点板厚度、刚架梁坡度、柱脚刚度等因素计算刚架极限承载力,计算结果表明,增大前述各个参数值均可以提高冷弯薄壁型钢门式刚架的极限承载力。     

轴压下薄壁圆柱形壳屈曲试验承载力的准确可靠预测方法

论述了一种能可靠并准确预测偏心荷载下薄壁圆柱形壳屈曲试验的方法。详细描述了试验装置和试件,包括用配套的设备测量试件表面的几何缺陷。为了精确地预测屈曲试验的荷载,根据不同的复杂度建立了不同的有限元模型模拟试验装置,并研究了初始几何缺陷、荷载偏心、沿柱圆周方向的荷载偏心位置和影响边界条件的不同试验装置对屈曲承载力的影响。解释了具有简单刚性支座的有限元模型会过高估计屈曲试验承载力的原因。尽管这些模型均考虑了初始几何缺陷和荷载偏心的影响。作为对比,计算了考虑实际支座条件有限元模型的结果。在有限元模型中,用弹性实体单元模拟固定装置,用面—面接触单元模拟试件与支座间的接触面,计算出的屈曲承载力与试验有着平均约-1.59%的偏离。沿有缺陷薄壁圆柱形柱圆周方向的荷载偏心位置对屈曲承载力有显著影响。     

大梅沙酒店大堂网壳结构稳定性分析

稳定性分析在单层网壳结构设计中非常重要。本文对大梅沙酒店大堂单层网壳的稳定性进行了系统的分析。根据静力计算的结果确定杆件截面,并运用有限元分析方法,对结构进行屈曲模态分析,预测出结构屈曲荷载的上限,在考虑初始缺陷、几何非线性和材料非线性的影响下,进行荷载—位移全过程分析,从而确定了结构的极限荷载。结果表明,单层网壳稳定性分析时,应该同时考虑几何非线性和材料非线性。     

单层网壳静力稳定性研究

以K6型单层球面网壳为研究对象,基于非线性有限元理论,研究考虑结构初始几何缺陷、材料非线性以及几何非线性对该网壳结构静力整体稳定性的影响,论述了两类稳定性问题,线性屈曲分析计算得到临界荷载以及屈曲模态,非线性屈曲分析方法为弧长法,分析得到网壳结构的荷载-位移全过程曲线,具有工程实际意义。     

大跨度多弧形钢拱结构的受力性能试验与分析研究

以西安建筑科技大学体育训练馆46.5米跨多弧形钢拱网格结构为工程背景,采用重力加载方式,对该大跨钢拱结构进行了现场原位试验。综合考虑结构的跨度、变截面形式、初始几何缺陷、荷载布置和多种荷载工况,采用有限元ANSYS软件建立了整体有限元模型,分别进行了该结构的特征值屈曲分析和几何非线性分析,找出了结构的屈曲模态,考察了不同初始缺陷对结构影响的敏感程度。根据试验数据与理论分析结果的比较,分析了该结构的受力机理,破坏形态和薄弱位置。结果表明,钢拱网格的结构形式均能很好满足结构跨度、负荷宽度、屋面荷载以及抗震性能等方面的要求,结构整体稳定性较好,初始几何缺陷对该类结构稳定承载力影响显著。研究成果为进一步评价该类结构可靠性及合理性提供有力的依据。     

大梅沙酒店大堂网壳结构稳定性分析

稳定性分析在单层网壳结构设计中非常重要。本文对大梅沙酒店大堂单层网壳的稳定性进行了系统的分析。根据静力计算的结果确定杆件截面,并运用有限元软件,对结构进行特征值屈曲分析,预测出结构的屈曲荷载的上限,在考虑初始缺陷、几何非线性和材料非线性的影响下,进行荷载-位移全过程分析,从而确定了结构的极限荷载。结果表明,对单层网壳稳定性分析时,应该同时考虑几何非线性和材料非线性。     

三心圆柱面双层网壳结构整体稳定性分析

以某电厂干煤棚三心圆柱面双层网壳结构为例,建立结构稳定有限元分析模型,考虑、久荷载+全跨可变荷载""永久荷载+半跨可变荷载" 2种分析工况,取各工况作用下的一阶屈曲模态作为结构的初始几何缺陷分布模态,采用仅考虑几何非线性和考虑几何、材料双重非线性的全过程分析方法,计算得到各模型的荷载-位移曲线和稳定承载力系数,结果表明"永久荷载+全跨可变荷载"工况对结构稳定更为不利;随着缺陷幅值增加,结构稳定系数下降不多,说明初始几何缺陷对结构稳定性的影响较小。结构失稳主要由部分杆件进入塑性引起,采用弹性全过程分析方法会过高估计结构稳定承载力,建议在计算三心圆柱面双层网壳结构的稳定性时采用弹塑性全过程分析方法。     

实腹式冷弯薄壁型钢门式刚架模拟分析方法研究

提出采用梁-弹簧单元模拟冷弯薄壁型钢门式刚架节点的工作性能和考虑了构件初始几何缺陷影响的有限元模拟分析法,对已有冷弯薄壁型钢门式刚架试验模型进行模拟分析.对比计算结果显示,有限元计算结果与试验结果吻合较好,表明有限元模拟分析方法是正确、可靠的.     

考虑初始几何缺陷的网壳结构整体稳定性可靠度分析

网壳结构的设计由重力荷载和初始几何缺陷共同作用下的整体稳定性控制,而结构的初始几何缺陷形状和最大值是未知的.采用联立自回归模型分别对球面网壳和柱面网壳结构的初始几何缺陷进行建模,研究空间相关初始几何缺陷对结构整体稳定极限承载力概率分布和可靠度的影响.评估杨氏模量对不同荷载工况作用下极限承载力概率分布和可靠度的影响.在永...     

树状柱支撑曲面单层网壳结构受力性能的直接分析法研究

钢结构直接分析法考虑结构稳定性相关因素,能够准确地表征结构真实响应。为此,以树状柱支撑曲面单层网壳结构为研究对象,采用NIDA和SAP2000有限元软件,考虑荷载不对称分布和初始缺陷等因素,通过直接分析法对结构静力性能、稳定性和抗震性能进行研究,并与计算长度法结果对比。结果表明：静力荷载作用下,不同软件采用计算长度法时结果基本相同,NIDA直接分析法(弹性)得到的杆件应力比均值较计算长度法小;材料非线性模拟方法的不同以及忽略杆件初始缺陷,使得采用SAP2000比NIDA非线性屈曲得到的稳定承载力高;多遇地震作用下,计算长度法和直接分析法得到的受压杆件应力比差别较大,压弯构件应力比无显著差异;罕遇地震作用下,采用直接分析法考虑杆件初始缺陷时,结构加载控制点竖向峰值位移比不考虑时的增大0.25%,考虑结构初始缺陷时比无缺陷情况下加载控制点竖向峰值位移增大35.7%。     

方钢管柱-H字钢梁套管加强式端板连接节点抗震性能分析

为了研究方钢管柱-工字钢梁套管加强式端板连接的抗震性能,利用大型有限元软件AN-SYS,考虑几何非线性、材料非线性和状态非线性对方钢管柱-工字钢梁套管加强式端板连接节点进行了循环荷载作用下的有限元分析,分析了端板厚度对梁柱节点滞回性能的影响及节点承载力、初始转动刚度,耗能能力和延性的影响。计算结果表明:方钢管柱-工字钢梁套管加强式端板连接具有良好的延性和耗能能力。     

Y形柱稳定性分析研究

Y形柱是机场航站楼屋盖支承体系中常采用的一种构件形式,作为主要承重构件,其稳定性决定了屋盖结构的整体承载能力。利用荷载-位移全过程跟踪技术,考虑几何非线性、材料非线性和初始几何缺陷,研究了在竖向和水平风、地震作用下薄壁Y形柱的稳定性。研究表明:竖向荷载作用下Y形柱以分叉段平面外屈曲为主要失稳模式;Y形柱对初始几何缺陷不敏感;水平风荷载对Y形柱稳定性不起控制作用;竖向和水平荷载作用下,发生面外失稳前柱子分叉处已经进入塑性变形,柱子强度问题先于整体失稳。     

恒定压力作用下工字型和箱型截面压杆的局部屈曲效应、材料轴向刚度屈服和失效

局部屈曲显著影响薄壁受压构件的性能。局部屈曲将会引起薄壁构件失去轴向受压刚度,并导致受压承载力显著降低。用有限元模拟薄壁工字型和箱型截面压杆的屈曲后效应,并考虑了构件几何初始缺陷和材料非线性影响,给出了局部屈曲后应力发展和应力重分布、荷载作用下开始屈服和屈服发展的详细计算。详细介绍了构件截面平面内板件交点的平面内位移边界条件的影响和基于屈曲后刚度的屈服和破坏。结果显示,几何初始缺陷在屈曲和屈服几乎同时发生的杆件和设计最终破坏和卸载的杆件中的影响非常突出。一般地,几何初始缺陷影响与截面板件交点沿压杆长度的屈服发展和沿截面板件的中部发展有同等重要的地位。     

Y型钢管柱整体稳定性能有限元分析

为研究Y型钢管柱失效模式,完善结构安全评价和设计优化的理论依据。基于压杆稳定理论建立考虑初始缺陷和几何-材料双重非线性的Y型钢管柱结构稳定计算模型,进而分析了管径、径厚比、分支夹角、支干外径比等参数对结构稳定性能和失效机理的影响。研究结果表明:材料非线性对Y型柱结构稳定性能影响较大;Y型柱结构失效机理分为:分支先破坏、支干同时破坏和主干先破坏3种模式;支干同时破坏时,结构材料利用率最高;随分支夹角及支干外径比变化,结构单位质量承载力变化曲线均存在峰值,且两者存在一一对应关系;管径对不同高度的Y型钢管柱结构稳定性能影响较大,均存在临界管径,即为Y型钢管柱高度的4.5%;给出了Y型钢管柱最优布置的计算简图和最优结构形式的确定方法。     

大跨度预应力张弦式管道试验与有限元分析

以一榀100 m跨度预应力张弦式管道为原型,设计了1∶15比例缩尺模型,在中国首次开展了张弦式管道在预应力张拉阶段、正常使用阶段及承载力极限阶段的受力全过程试验研究.基于ANSYS软件对试验全过程进行了非线性有限元模拟,并结合一致缺陷模态法与柱面弧长法,进行了同时考虑初始几何缺陷与几何非线性的屈曲分析.结果表明:半跨荷载对预应力张弦式管道较为不利,结构整体变形与上弦应力增长较为迅速;结构对平面外的初始几何缺陷较为敏感,半跨荷载下的屈曲临界荷载较全跨荷载作用时稍低;结构具有可靠的稳定性与较大的安全储备,极限承载力达到设计荷载的2.68倍;有限元计算值与试验结果吻合良好;该非线性有限元分析方法能较好地实现对预应力张弦式管道受力全过程的模拟.     

变截面薄壁空心高墩稳定性分析

用ANSYS对变截面空心薄壁高墩在考虑几何非线性及存在初始缺陷时进行稳定性分析,把线弹性和考虑几何非线性稳定性计算结果进行对比,发现涉及几何非线性时比在线弹性情况下对长细比大的墩稳定性影响较为明显,说明几何非线性影响不容忽视;若进一步考虑存在初始缺陷,则缺陷存在于墩中底部时对稳定性影响比在其偏上部大些。