单层球面网壳结构的动力特性研究

考虑不同矢跨比、荷载,支座刚度和跨度等多种因素对网壳结构的动力特性的影响,本文采用子空间迭代法系统研究了Ｋ８型单层球面网壳结构的自振特性,得出了Ｋ８型单层球面壳结构的自振规律;对网壳结构的动力特性研究以及实际网壳工程的抗震设计有参考价值。     

单层网壳结构在简单荷载下动力稳定分析

根据网壳结构的动力稳定判别准则，采用精确的空间梁单元切线刚度矩形式及大转角理论，通过二个典型算例，分别考查在突加阶跃荷载，简谐荷载及三角形脉冲荷载作用下，单层网壳结构的动力稳定性能，并得到了一些主要结论。     

单层网壳结构的动力破坏指数研究

为了更加有效地反映单层网壳结构的动力响应特征,建立了一种描述单层网壳结构动力破坏程度的新指标--动力破坏指数,并给出了单层Keiwitt型网壳结构对应不同破坏程度的动力破坏指数分界值.在研究地震作用下单层网壳结构各项耗能的计算方法和变化规律的基础上,结合塑性耗能与最大位移建立了动力破坏指数的表达式,并通过对单层Keiwitt型网壳结构进行大量的参数分析,比较了动力破坏指数同位移、塑性杆件数两个指标的对应关系.结果表明,对于存在局部刚度薄弱的单层网壳结构,动力破坏指数的分析结果更加合理.动力破坏指数是进行单层网壳结构动力响应分析的有效指标.     

单层筒形同壳结构的选型及其静动力性能分析

本文对两端支承、两个直线边自由的圆柱形壳面的单层筒形网壳结构进行了大量的算例分析．并以结构的几何尺寸比例、网格形式、构造方案作为基本结构参数对网壳型式进行了优选．对优选出来的典型网壳结构又进行了详细的静力住能分析、自振特性分析和用反应谱法计算了地震作用．最后，对这类网壳的设计提出了建议．     

单层球面网壳型式及其静动力性能分析

通过大量凯威特８型单层球面网壳的算例分析，归纳出这一网壳形式的静动力工作性能特点，以供设计球面网壳选型参考。     

杂交椭球抛物面网壳参数化设计及受力性能比对分析

以常州体育馆凯威特-联方型椭球抛物面网壳为例,应用APDL(Ansys Parametric Design Language)参数化设计语言,研制了两类6种杂交椭球抛物面网壳参数化设计宏程序;应用ANSYS软件对6种类型网壳进行了受力性能比对分析。结果表明:同等工况下,凯威特-联方型椭球抛物面网壳结构形式和受力性能最合理,实际工程中可优先选用;第一类以凯威特型为顶部结构的杂交椭球抛物面网壳矢跨比f/S取1/4~1/3,第二类以凯威特型为底部结构的网壳矢跨比f/S取1/3~1/2受力性能最优。     

开孔双层球面网壳结构的优化设计分析

以某火力发电厂干煤棚双层球面网壳结构为工程背景,以结构用钢指标为目标函数,利用有限元 软件 ANSYS 对该开孔双层网壳结构进行弹性阶段的整体优化计算,优化后节省钢材约 28.4%;进一步应用 ANSYS 参数化设计语言（APDL）进行编程,分析了网壳矢高、网壳厚度和杆件截面面积三个因素对用钢指标 的影响规律：本网壳结构用钢指标对网壳厚度变化最为敏感,杆件截面面积变化的影响次之,矢高变化对结 构用钢指标影响最小。     

开孔双层球面网壳结构优化设计

以某火力发电厂干煤棚双层球面网壳结构为工程背景,以结构用钢指标为目标函数,利用有限元软件ANSYS对该开孔双层网壳结构进行弹性阶段的整体优化计算,优化后节省钢材约28.4%;进一步应用ANSYS参数化设计语言（APDL）进行编程,分析了网壳矢高、网壳厚度和杆件截面面积三个因素对用钢指标的影响规律：本网壳结构用钢指标对网壳厚度变化最为敏感,杆件截面面积变化的影响次之,矢高变化对结构用钢指标影响最小。计算结果将为此类网壳结构最优设计提供有益参考。     

折板网壳结构参数化设计及受力特点分析

据折板网壳结构特点,采用ANSYS有限元软件自带参数化设计语言APDL(ANSYS Parametric Design Language),研制了两类单层折板网壳结构参数化设计宏程序;实现了给定跨度S、中矢高F、边矢高Fb、环向对称区域份数Kn、径向节点圈数Nx等参数下,两类单层折板网壳的参数化设计;并应用ANSYS软件对两类单层折板网壳结构的受力特点进行了分析;为折板网壳结构的设计与应用,提供了有益的参考.建模实例表明,该参数化设计方法和设计程序简单、高效、实用,为采用ANSYS软件进行不同类型、不同几何参数下折板网壳结构受力分析和结构优化设计方案比较提供了极大方便.     

单层球面网壳结构动力强度破坏的双控准则

针对在地震等强动力荷载作用下单层球面网壳结构的动力强度破坏问题，通过探讨结构的耗能机理，将结构塑性累积耗能与最大变形进行线性组合建立了动力强度破坏的双控准则，并应用动力破坏指数判定结构的动力破坏程度.以一个跨度为40 m的K8,6型单层球面网壳结构为例，应用动力破坏指数进行了强震下的结构动力强度破坏分析，并同结构最大变形和塑性杆件比例等指标进行了对比.结果表明，应用双控准则和动力破坏指数可以有效地进行单层球面网壳结构动力强度破坏的量化分析，并且对于存在局部刚度薄弱的网壳结构结果更加合理.     

单层椭球面网壳结构体系动力响应分析

单层椭球面网壳结构体系跨度大,结构复杂,利用大型有限元结构分析程序对其进行了结构整体动力分析,得到了结构的自振周期和振型参与系数.该类型大跨度空间钢结构特点是:前几阶振型为整体水平振动,后面的振型为竖向振动和局部振动的耦合作用.由于各阶振型的相互耦合,在进行地震分析时,反应谱分析方法无法满足结构的精度要求,应考虑采用时程分析方法.     

板锥柱面网壳的静力特性影响因素分析

板锥网壳结构是一种受力性能合理的新型空间结构形式。采用组合结构有限元法对板锥柱面网壳的静力特性影响因素进行了详尽的分析,着重研究了结构形式、几何参数和边界条件对板锥柱面网壳静力特性的影响。分析结果表明,形式不同的板锥柱面网壳,结构的变形规律及内力分布规律相去甚远,对于同一型式的板锥柱面网壳,仍因其几何外形,尤其是矢跨比的不同有不同的结构反应。板锥柱面网壳是边界条件敏感型结构,边界约束条件的细微变化将有可能使结构产生相当大的变化。因此,了解影响板锥网壳结构静力特性的因素是十分重要的。     

在ANSYS中实现单层网壳的自动建模

根据单层网壳结构的几何特性,将直角坐标和球坐标或柱坐标相结合,建立了一种单层网壳的自动建模方法,即在ANSYS平台上,利用其自带的编程语言APDL(ANSYS Param etric Design Language)及UIDL(User Inter-face Design Language),编制了相应的宏,实现单层网壳的快速参数化建模.此方法具有简单、快捷的优点,用户仅需输入若干控制参数即可自动生成所需模型;同时,它可适用于不同类型的单层网壳.     

大跨度双层扭网壳结构的优化分析

在构造双层扭网壳结构优化的最小造价目标函数后,以网壳结构的矢跨比、网格尺寸、网厚度为设计变量,采用0.618法与穷举法,编制了优化设计程序LSD,通过优化计算,得出结构在轻屋面体系时,跨度在50～80 m的最优网格尺寸和厚度,并将计算结果归纳为经验公式.     

扁球面网壳的非线性动力学特征

由壳体结构的几何方程、物理方程和平衡方程,根据薄壳的非线性动力学理论,用拟壳法推导出扁球面网壳的非线性动力学变分方程和变形协调方程,在周边固定夹紧和底面内可移夹紧的边界条件下,用Galerkin方法得到一个含二次、三次项的非线性微分方程。     

局部双层网壳结构非线性屈曲分析

以局部双层球面网壳为研究对象，采用Newton-Raphon增量迭代及弧长法对节点承受均布载荷的网壳进行了非线性有限元分析．对比研究了单层、双层及局部双层网壳的极限屈曲荷载及位移．研究结果表明，局部双层网壳能够明显改善单层网壳的稳定性能，提高其节点屈曲载荷.     

双层Kiewitt型球面网壳优化设计

以网壳的曲率半径、厚度、对称扇形曲面的个数、层数以及杆件截面积为设计变量,对双层Kiewitt型球面网壳以总造价为目标进行结构优化设计,结果表明,总造价降低22.36%,比常见的只对构件截面尺寸优化(总造价降低8.50%)的优化效果显著.     

某大跨网壳的风致响应影响参数分析

在设计大跨结构时,风荷载是被控制的主要因素。为探讨地面粗糙类别、基本风压、阻尼比和风向角对大跨结构风致响应的影响,以重庆某体育场大跨网壳屋盖为研究对象进行了数值模拟分析。计算结果表明：对于大跨结构,采用随机振动分析时需考虑高阶参与振型的影响,当地面粗糙类别由A类向D类变化时,风致响应会逐渐加强,随基本风压的增大,也会使得风致响应逐渐加强,随阻尼比的增大,风致响应会逐渐减弱,风向角的变化对风致响应影响较大。     

大空间柱壳结构爆炸动力响应的Ritz-POD数值模拟

应用ANSYS/LS-DYNA建立大空间柱壳结构在内爆炸荷载作用下的数值模拟实验,在验证模型及参数选取的正确性及可靠性的基础上,建立了大空间柱壳结构在内爆炸作用下进行动力响应计算的合适模型。将Ritz振型叠加法与POD法结合,解决了冲击波荷载的时空差异性和结构表面压力场分布问题,大大减少了大空间结构爆炸动力响应分析的计算量。对大空间柱面网壳结构在内爆炸冲击荷载作用下的动力响应进行了数值模拟计算与分析,研究了矢跨比和爆炸点位置等因素对结构动力响应的影响。结果表明,计算模型适合于大空间柱壳结构的爆炸动力响应分析,矢跨比大的结构防（抗）爆炸冲击波的能力较强。偏心爆炸比中心爆炸对大空间结构构件的损害大,对结构的边跨构件最为不利,设计中应更注重支座附近和边跨结构的防爆能力。     

基于MMBC的网壳结构振动控制

多市场竞争机制控制策略(Multi-Market Based Control,简称MMBC)是一种分散控制算法。文章利用有限单元法,在MATLAB工作环境中建立某空间网壳结构的有限元模型,以磁流变阻尼器为半主动出力装置,结合MMBC控制策略和半主动控制率,实现空间网壳结构在地震作用下的结构半主动控制,分析比较了无控与控制状态下结构的振动响应。结果表明,多市场竞争机制策略可以有效应用于空间结构的振动控制中,具有良好的减振控制效果。