厚圆柱扁壳位移型基本方程及控制方程分析

基于考虑横向剪切变形的厚壳位移型基本方程及扁壳基本假定,建立了以5个中面位移为5个独立变量的厚扁壳及厚圆柱扁壳位移型基本方程。对厚圆柱扁壳进行了动力分析,首先引入3个辅助位移函数,同时运用柯西-黎曼条件,将5个二阶微分方程变形为1个二阶和2个四阶过渡微分方程;然后引入另一辅助位移函数,建立其解耦的控制微分方程;最后利用4个辅助位移函数求出5个位移分量。结果表明,厚扁壳的位移型基本方程退化为厚圆柱扁壳及薄圆柱扁壳的位移型方程是正确的,且所推导的方程具有通用性。     

圆底球面厚扁壳的位移型控制方程及一般解

基于考虑横向剪切变形的厚壳位移型基本方程及扁壳基本假定,建立了以5个中面位移为5个独立变量的厚扁壳位移型基本方程,并由此得到厚扁球壳在正交曲线坐标及极坐标下的位移型基本方程。为了求解圆底球面厚扁壳在极坐标下的位移型基本方程,通过引入4个辅助位移函数,建立其解耦的控制微分方程,最后通过这4个辅助位移函数求出5个位移分量。结果表明,厚扁壳的位移型基本方程退化为厚扁球壳及薄扁球壳的位移型方程是正确的,且所推导方程具有一般性。     

厚扁球壳位移型基本方程及矩形底厚扁球壳控制方程的一般解

基于考虑横向剪切变形的厚壳位移型基本方程及扁壳基本假定,建立关于5个中面位移为5个独立变量的厚扁壳及厚扁球壳的位移型基本方程．对矩形底厚扁球壳的位移型基本方程（变系数十阶微分方程）,通过引入5个辅助位移函数,同时运用柯西——黎曼条件,建立其解耦的控制微分方程,最后使用5个辅助位移函数求出5个位移分量．厚扁壳的位移型基本方程退化为厚扁球壳及薄扁球壳的位移型方程的正确性说明所推导方程具有一般性．     

交叉拱系网状扁壳的计算方法

本文对各种交叉拱系组成的网状扁壳进行了分析研究,给出了网状扁壳的位移法及混合法的一般方程式和等代刚度的计算公式。对两组、三组、四组及多组拱系所构成的各种网格形式的网状扁壳,分别作了详细的讨论。指出了加肋扁壳是网状扁壳的一个推广。     

球扁壳结构内力计算的精确方法

本文提出球形扁壳结构内力计算的精确方法——步进求和法。即将球扁壳（大、小挠度）变形划分若干段，用带有初挠度的小变形满足每段的方程。将偏微分控制方程化为三次代数方程，获得结构内力的精确解。文中用算例说明球扁壳大挠度、小挠度控制方程的步进求和算法，并与其它近似解法比较其精确性。     

具有初始缺陷的扁球面网壳的混沌运动

在圆形三向网架非线性动力学基本方程的基础上,用拟壳法给出了具有初始缺陷圆底扁球面网壳的大挠度方程和非线性动力学基本方程.在固定边界条件下,引入了异于等厚度壳的无量纲量,对基本方程和边界条件进行无量纲化.首先求出扁球面网壳的大挠度解,继之将大挠度解当作扁球面网壳的初始缺陷,通过Galerkin作用得到了一个含二次、三次的非线性动力学方程.通过求Melnikov函数,给出了具有初始缺陷的扁球面网壳系统可能发生混沌运动的临界条件.通过数字仿真绘出了平面相图,证实了混沌运动的存在.同时也发现考虑初始缺陷的扁球面系统固有频率增大了,从而发生混沌运动的临界载荷值减小了.     

弹性地基上扁球壳的自由振动

本文研究双参数弹性地基上扁球壳的自由振动频率和振型，推导了计及地基惯性力影响的扁壳自由振动控制方程。方程的精确解以贝塞尔函数表达。同时，分别导出了壳的经向、环向和横向位移分量的表示式。根据所得的解，文中给出了固定边扁球壳的频率方程和数值结果。同时。还给出了对应于前三个频率的振型变化曲线。     

不同网格加强方式对单层双曲扁网壳稳定承载性能的影响

采用数值分析方法,研究了在一定用钢量条件下,网格的不同加强方式对单层双曲扁网壳稳定承载性能的影响.在线性、非线性和初始缺陷等各种工况下,通过对不同网格加强方式下的网壳稳定承载力分析计算,考察了该类网壳中各种网格加强方式的合理性.结果表明,网格加强方式对单层网壳稳定承载性能存在较大影响,在实际工程中应合理选用网格加强方式.     

网状扁壳与带肋扁壳组合结构的拟三层壳分析法

本文对网状扁壳与带肋扁壳共同工作的组合结构(可简称组合网状扁壳),采用连续化的拟三层壳的计算模型,按弹性小挠度薄壳理论进行分析计算,推导建立了混合法的基本方程式。由于这种构造上的拟三层壳在一般情况下不存在中面,因而壳体的薄膜内力、弯矩与薄膜应变,弯曲应变是耦合的,存在一个耦合矩阵,使得基本方程式比单层光面的符氏扁壳方程要复杂得多。对于周边简支的组合网状扁壳可求得基本方程式的解析解。文中对三向、四向组合网状扁壳进行了详细讨论,并指出了在特定条件下,可退化为一个当量的各向同性单层扁壳。对于一般网状扁壳的拟壳分析法及带肋扁壳的拟壳分析法分别属于本文的两种特殊情况。文中附有计算例题。     

折线形双曲扁网壳的构形和稳定性能分析

提出一种由三角形网格组成的新型折线形双曲扁网壳结构,探讨了该类型网壳结构的构形.使用简捷设计法对折线形双曲扁网壳结构进行了结构设计,验证了简捷设计法的有效性,计算了该类结构跨越不同跨度时所需的杆件用钢量,表明该结构体系可以满足较大跨度的建筑需要,且具有良好的技术经济指标.对折线形双曲扁网壳的线性稳定性能和非线性稳定性能进行了分析,结果显示,折线形双曲扁网壳具有较好的整体受力性能,有良好的工程应用前景.     

两种正四角锥形柱面网壳参数化建模

根据正四角锥形柱面网壳特点,采用ANSYS软件自带参数化设计语言APDL（ANSYS Parametric Design Language）,研制了正四角锥体系柱面网壳参数化建模宏程序;实现了给定柱面网壳跨度S、矢高F、跨度方向网格数m、长度方向网格数n参数下,该类柱面网壳的参数化建模。建模设计实例表明,该参数化建模宏程序简单、高效、实用,为采用ANSYS软件进行不同类型、不同几何参数下柱面网壳结构建模奠定了良好的基础。     

板锥柱面网壳结构的动力特性研究

考虑不同跨度、厚度、矢跨比等因素对网壳结构动力特性的影响，本文采用子空间迭代法，对板锥柱面网壳的动力特性进行了系统分析研究，在大量参数分析、计算的基础上，得出了板锥柱面网壳结构的自振规律，对板锥柱面网壳结构的抗震设计有重要的参考价值。     

单层柱面铝合金网壳结构强震失效机理及地震易损性

通过有限元分析软件ABAQUS建立了单层柱面铝合金网壳结构的有限元分析模型,利用增量动力分析方法（IDA）对网壳结构进行强震作用下动力响应全过程分析,获得了单层柱面铝合金网壳结构强震失效模式。基于模糊数学理论提出单层柱面铝合金网壳结构强震失效判别方法,结合结构损伤理论拟合网壳结构强震损伤因子,通过大规模参数分析定义适用于铝合金网壳结构的损伤程度分级,对铝合金网壳结构不同损伤状态进行划分。通过随机抽样选取一定数量的结构-地震样本,对铝合金网壳结构开展地震易损性分析,通过回归分析建立地震易损性函数,获得单层柱面铝合金网壳结构的概率地震易损性曲线。结果表明：通过结构地震易损性分析可以看出铝合金网壳结构具有良好的抗震性能,在强震作用下保持基本完好或仅有轻微破坏的概率较大。     

蜂窝型柱面网壳结构的参数化设计及加强

利用通用有限元软件ANSYS参数化设计语言,建立蜂窝型网格(正六边形)的柱面网壳模型。同时,针对单纯的六边形网格柱面网壳由于刚度和稳定性较低,无法在中大跨度网壳结构中使用的问题,借鉴网壳、网架结构中正放四角锥型的腹杆连接形式,提出在每个六边形网格上施加正放六角锥型腹杆的连接形式,从而使每个六边形网格都得到加强。结构分析表明,单元网格得到加强后的六边形网格柱面网壳整体刚度和稳定性都得到很大程度的加强,且由于网格加强的杆件均采用较小的截面以及结构得到加强以后自身承载能力增加所带来的耗钢量的降低,故加强后的结构在保留六边形结构简洁、通透、耗钢量低等优点的前提下,大大提高了六边形网格柱面网壳结构的适用范围。同时,采用参数化设计方法建立的参数化建模程序为进行不同类型、不同几何参数下六边形柱面网壳的受力分析和设计方案比较提供了极大的方便。     

杆件初弯曲对半刚接单层柱面网壳稳定承载力的影响研究

为了系统地研究杆件初弯曲对半刚接单层柱面网壳稳定承载力的影响,对5种矢跨比的半刚接网壳进行了双重非线性全过程分析。首先阐述了焊接球节点刚度及随机杆件初弯曲的确定方法,然后深入研究了杆件初弯曲对5种矢跨比的半刚接网壳稳定承载力的影响程度,最后探讨了具有杆件弯曲的半刚接网壳的破坏过程。研究结果表明,杆件初弯曲对半刚接网壳稳定承载力的影响程度与网壳矢跨比和初弯曲分布形式有关。如杆件初弯曲对矢跨比为1/3、1/4半刚接网壳的影响甚微,对矢跨比为1/5半刚接网壳的影响较为明显。矢跨比为1/6半刚接网壳的承载能力对个别杆件的弯曲形式较为敏感,而对某些杆件的初弯曲形式不敏感;随着矢跨比的减小,具有杆件初弯曲的半刚接网壳的极限荷载的离散性先增大后减小;网壳达到极限状态之后,失稳区域的竖向位移、杆件的弯曲应力和节点的转角迅速增大,网壳的受力状态转变为弯曲应力状态,当失稳区域的位移较大时,会引起该区域部分杆件丧失稳定,最终导致网壳发生整体失稳。     

索撑双向网格型单层柱面网壳稳定性研究

双向网格型单层柱面网壳结构不仅外型美观、各构件布置规则,而且质量轻、采光好。但是随着网壳跨度越来越大,整体稳定性问题也日益突出,因此制约了此类网壳结构在实际工程中的应用。为此,针对双向网格型单层柱面网壳结构,提出了一种新型布索方案,即在双向网格面内布置斜拉索提高结构的面内刚度,在双向网格面外通过撑杆布置横、纵拉索提高结构的面外刚度。首先通过对不同跨度网壳结构的弹塑性分析验证拉索的布置效果,并考虑各种参数变化对结构稳定性的影响,论证了此类网壳结构的合理性和实用性。其次,结合模型的静力试验研究了此类索撑柱面网壳结构的稳定性,论证了拉索布置的合理性。结果表明,采用撑杆和拉索的交错布置后,网壳结构的受力更加合理,其承载能力有了大幅度提高。此类索撑网壳结构为缺陷不敏感结构,但是撑杆长度对结构承载能力的影响很大,对于不同跨度的网壳结构,撑杆的最佳长度有所不同,实际工程中要确保撑杆具有最佳长度。     

柱面拱支网壳静力性能分析

拱支网壳结构体系是在综合了网壳(网架)及拱结构的优点的基础上,构思出的一种新型大跨度空间杂交结构形式。通过与一般柱面单层网壳结构的对比,对不同矢跨比的单层柱面拱支网壳结构考虑不同拱肋配置下的静力性能,特别是结构极限承载能力及对初始几何缺陷的敏感性进行了分析比较。介绍了几个采用单层柱面网壳结构作为屋面结构的工程实例及其采用拱肋加强后的实际效率。理论分析结果及工程应用表明,在拱结构的帮助下,柱面单层拱支网壳结构的静力性能得到了明显的改善。     

防屈曲支撑在双层柱面网壳中的减震性能分析

防屈曲支撑是一种效果良好的减震装置,由于其"小震经济、中震不坏、大震易修"的优点,有望成为新型的高性能装置从而应用于大跨度空间结构振动控制中.以一50m跨度的双层柱面网壳为实例,采用非线性时程分析的方法研究了柱面网壳结构在加入防屈曲支撑后的轴力及位移减震效果,通过不同的时程输入及不同支撑布置方式,得出了合理的支撑布置方式,在最优的布置方式下,位移减震效果可达27%,轴力减震效果可达47%,可见防屈曲支撑在双层柱面网壳中的减震效果较为理想,从而可以将其推广应用于其他形式的大跨度空间结构.     

Research on stability of single-layer inverted catenary cylindrical reticulated shells

The structural configuration and method of analysis of the single-layer inverted catenary cylindrical reticulated shell are introduced in this paper, and the elastic as well as elastic–plastic stability of this kind of reticulated shell is then investigated. The stability of the structures with different types of grid patterns is compared, and the reasonable grid pattern is hence recommended. The structural buckling mode and ultimate load-carrying capacity are studied in detail by parametric analysis. Influence of various factors on structural ultimate load is investigated, and the fitting formula of ultimate load is thus presented. Comparison analysis between the inverted catenary and circular cylindrical reticulated shells is also carried out. The work will provide guidance in theory for practical applications of this kind of structure.     

板锥网壳结构的拟三层壳分析法

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。本文对板锥网壳结构提出了一种连续化的分析方法 ,根据其受力特点按照刚度等效的原理 ,采用弹性力学的基本方法推导出板锥网壳结构的等代壳体刚度 ,将其连续化为能共同作用的特殊形式的三层薄壳 ,按薄壳理论建立其位移法和混合法的基本微分方程。通过对微分方程的求解 ,计算其整体位移及结构内力。该法具有一定的精度 ,可宏观地了解结构的力学性能 ,并可用于板锥网壳结构的初步设计。