非线性扁球网壳的优化设计

分析了非线性变壁厚扁球壳的有矩内力,将其表达成辐角ψ的函数.运用塑性理论中的Tresea屈服条件,进行结构弹塑性阶段的内力研究.并用优化理论的满应力指数法分段进行壁厚的满应力优化设计.给出扁球网壳各杆件的最优尺寸.通过一个算例说明非线性扁球网壳优化设计的过程,并给出内力计算的表格和材料选用的表格.实现非线性扁球网壳的优化设计.     

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．     

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。     

扁球壳的大挠度弹塑性分析

推导出了几何非线性和物理非线性的扁球壳在法向荷载作用下增量形式的基本微分方程，并用伽辽金配点法求解该方程，给出了轴对称扁球壳在均布荷载作用下的数值计算结果。     

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。     

四类薄壳的临界荷载和失稳模态分析

本文应用非线性有限元法对球壳、扭壳、双曲扁壳和马鞍形壳在不同矢高情况下进行屈曲分析，获得了临界状态下的失稳模态和临界荷载。在此基础上找到了一些规律，供有关工程技术人员参考。     

技术简讯

球壳屋面无撑支模施工福建维尼纶厂一级泵房是由圆形筒体和球壳屋面组成的钢筋混凝土结构。在球壳屋面的施工中,用无撑支模代替立撑支模,节约木材32m~3,提高工效32%。筒体内径16m,壁厚400mm,高15.5m,上面还有5.8m高方柱6根和一砖厚砌体。球壳屋面厚60～150mm,拱脚有400mm(宽)×600mm(高)圈梁和外伸500mm的雨棚,筒体和球壳分别用300号和200号防水混凝土浇筑。     

扁壳温度应力的计算(二)

三、圆形底扁球壳的温度应力计算(一)基本方程的坐标转换在建筑工程中经常用到比较扁平的圆形底球壳。对于这种球壳,一般认为当壳体(图3.1)f/2r_0≤1/5时,可以按照扁球壳理论进行计算。在这种情况下,可以按壳体水平投影面取极坐标系统。本节将引用文献[16]的一些结果。对于轴对称情况扁壳在温度作用下的基本微分方程(1.15)可改写成[16]:     

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。     

弹性地基上中厚扁球壳的弯曲

以中厚度扁球壳的一般理论为基础,得到了极坐标系下的弹性地基上中厚度扁球壳的基本方程.该控制方程组是十阶方程组(对轴对称问题,则为八阶方程组).以应力函数、位移函数和壳体中面的法向位移为基本未知量,利用混合法对该控制方程组进行了求解,所得的解析解答则是以三角级数、Bessel函数和调和函数表示的.求解结果表明,当n=0时,中厚度扁球壳每边的边界条件为3个;当n=1时,每边的边界条件为4个;当n>1时,每边的边界条件为5个.解答还可以退化到无地基影响的中厚度扁球壳的计算以及薄扁球壳的计算.文末对位于Win-kler弹性地基上的圆底封顶中厚度扁球壳进行了数值计算,并与薄壳理论的计算结果进行了比较.     

蜂窝型球面网壳参数化设计

介绍蜂窝型球面网壳结构,利用有限元软件ANSYS参数化设计语言APDL,建立蜂窝型即六边形球面网壳模型,提取杆件长度,并对其进行受力分析。结果表明,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、不同几何参数下蜂窝型球面网壳的受力分析和设计方案比较提供了极大方便;由于网壳只有两类长度相等的杆件,便于工业化大批量生产;同时结构具有良好的建筑视觉效果。     

球形网壳的优化设计

本文依据非线性球壳解为基础,对球网壳结构进行优化分析.利用Tresca屈服准则,计算满应力结构单元,将壳内力化成等效离散化构件内力之后,实现球形网壳的优化设计.     

均布荷载下多波连续球面扁壳的计算

本文根据扁壳的弯矩理论讨论了矩形底球面扁壳的解析解。给出的内力及位移分量的表达式可用来考虑连续壳体的边界影响。解析解采取单级数形式。通过数值计算的结果分析,证明解的收敛性较好,可满足工程设计的要求。已编制了输入数据简单且勿需较大内存的微机通用程序。     

预应力对柱支承扁网壳静力性能的影响

沿柱支承钢扁网壳的拉力环域施加适当预应力能降低结构在使用阶段的变形。以预应力三阶段设计为例分析预应力施加对柱支承扁网壳静力性能的影响。结果发现,预应力可以降低支座水平推力,提高结构刚度,但同时增大了结构在负风压作用时的变形,加大了支座附近杆件的轴力。预应力不能有效提高结构的临界荷载。与其他布索方案相比,折线形索-桁方案对网壳变形控制更有效。     

Time-dependent and thermal behaviour of spherical shallow concrete domes

This paper investigates the long-term and thermal behaviour of spherical shallow, thin walled concrete domes. Although these structures are vulnerable to creep, shrinkage and thermal effects, a thorough understanding of their time-dependent behaviour has hitherto not been fully established. The paper aims to provide outcomes and insight to enhance the effective design and safe use of shallow concrete domes, and a theoretical model, which accounts for the membrane and bending behaviour, as well as for creep, shrinkage and thermal effects, is developed for this purpose. The analytical model uses variational principles, equilibrium requirements, and the time-dependent constitutive relations of the concrete material. The equilibrium equations derived from this boundary value problem are solved via the so-called multiple shooting numerical method, which enables the incorporation of the variable thickness of the shell, its different boundary conditions, and various types of axisymmetric loadings in the solution. A numerical example and a parametric study, which highlight the capabilities of the proposed theoretical model and which provide some insight into the long-term and thermal behaviour of shallow concrete domes, are presented. The results show that long-term and thermal effects play important roles in the behaviour and structural safety of shallow, thin-walled concrete domes, and so these effects need to be fully understood and quantifiable.     

薄壁空心球节点承载能力的非线性数值分析

现行网架规程中的焊接空心球承载力设计公式是以试验为基础的经验公式 ,对以稳定性控制的球壳 ,难以求得较为精确的屈曲临界点。应用对称旋转薄壳屈曲的非线性有限元理论 ,对空心球节点进行大位移弹塑性屈曲分析 ,得出了可供设计参考的空心球承载力数据表 ,并回归出适用于大直径空心球计算的近似公式 ,以确定空心球节点的失效状态及临界荷载。     

Shallow shell finite element for the large deflection geometrically nonlinear analysis of shells and plates

An investigation into the large deflection, geometrically nonlinear behaviour of shells is carried out in the present paper. The finite element method is used in conjunction with linearised incrementation and the Newton-Raphson iterative technique.The finite element used is based on independent strain assumptions insofar as it is allowed by the compatibility equations. Strain-displacement relationships based on shallow shell formulation are used and applied to an element having three principal curvatures. The resulting element has the only essential external degrees of freedom, satisfies the exact requirement of strain free rigid body modes of displacements and can be used for the representation of cylindrical, spherical and hyperbolic paraboloid shells.Complex load-deflection curves are obtained for cylindrical and spherical shells by incrementing loads as well as deflections. The relative behaviour of cylindrical and spherical panels having the same overall dimensions are also discussed in terms of stiffness, instability and snap-through phenomena.     

Effect of inplane edge constraints on natural frequencies of simply supported doubly curved shallow shells

Reasonably accurate natural frequencies are presented for simply supported shallow shells on rectangular planform subjected to 55 possible combinations of edge constraints. Thin shallow shell theory is used. Accurate natural frequencies of doubly curved shallow shells are presented and can be used for benchmarking by researchers as well as reference data for practicing engineers. Natural frequencies are presented for various shell curvatures including spherical, cylindrical and hyperbolic paraboloidal shells.     

东莞市科技馆单层球面网壳设计与分析

介绍了东莞市科技馆单层球面网壳的设计过程,对网壳进行了线性稳定分析、几何非线性稳定分析以及考虑材料非线性的弹塑性稳定分析,并研究了网壳的大开孔和支座形式等因素对其极限承栽力的影响,得出了一些可供工程实际参考的结论。