爆炸荷载下K8型单层球面网壳的数值模拟

为了解大跨度空间结构在爆炸荷载下的响应特征,用ANSYS/LS-DYNA动力有限元软件,建立40 m跨度K8型单层球面网壳在爆炸荷载作用下的有限元分析模型.在材料参数设置、材料本构关系选择、网格尺寸选择与划分方式、结构对称性的应用方面首先进行对比分析,并将爆炸冲击波峰值超压的模拟值与经验公式值进行对比,验证数值模拟的适...     

巨型望远镜FAST 30m模型结构传感器优化布置

为了有效监测结构,研究巨型望远镜(FAST,Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope)30m模型结构——整体索网结构的传感器优化布置方法.FAST 30m索网结构监测内容包括环境荷载和结构响应,其中索应力、变位节点位移、结构振动是主要监测物理量.索应力监测传感器主要按照"热点应力"原则布设,综合考虑各照射源方向反射面变位后"热点应力"位置、按实际周围环境数值模拟各风向作用下风荷载计算的最大峰值响应位置以及球面基准态时索应力变化对结构整体刚度影响较大的位置;为使主动反射面精确定位,所有变位节点粘贴光学靶标,采用激光全站仪自动同步扫描其坐标以推算径向位移和切向位移;结构振动以风荷作用下主要参与振动模态为目标模态,基于有效独立法进行测点优化.     

半刚性节点单层球面网壳抗震性能

为了研究由多根螺栓现场拼装而成的半刚性节点单层球面网壳的抗震性能及其抗震设计方法,利用节点的弯矩-转角曲线对凯威特型螺栓球节点单层球面网壳的抗震性能进行了较为系统的分析,包括其自振特性及杆件地震内力系数随矢跨比、跨度、屋面质量、杆件截面、地震波、节点弯曲刚度等参数的变化规律,通过大规模参数分析,给出半刚性节点单层球面网壳的地震内力系数取值,提出基于地震内力调整系数的半刚性节点单层球面网壳的实用抗震设计方法.     

巨型望远镜(FAST)反射面结构健康监测系统

为了保证结构安全性和实用性,研究并设计了500 m口径球冠状射电望远镜FAST(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)反射面结构健康监测系统.针对其结构特点以及反射面特殊的主动变位工作状态,提出系统总体设计方案,研究了传感器与数据采集子系统,对传感器进行选型和测点优化布置,优化配置数据采集硬件系统并运用LabVIEW开发了专用数据采集软件系统;开发了数据管理子系统,采用SQL Server建立中心数据库,采用Delphi设计了数据管理操作界面;以Delphi为核心程序建立系统集成平台;提出了有效、适用的结构安全评定和预警方法.大部分系统功能已在FAST 30 m缩尺模型结构试验中成功应用.     

大跨度四边支承单层柱面网壳的稳定性能

为拓宽单层柱面网壳的应用跨度,以参数分析作为研究手段,利用通用有限元程序ANSYS以及自编的前后处理程序,针对波宽为20m四边支承柱面网壳开展400余例非线性全过程分析,考察屈曲模态、临界荷载、塑性发展分布等特征响应,总结长宽比、矢宽比、初始几何缺陷、荷载不对称分布等因素对网壳临界荷载的影响规律.研究结果显示:四边支承柱面网壳的直杆以受弯作用为主,壳面中部是结构的薄弱区域;当长宽比过大时,应通过增设加劲肋提高壳面刚度,加劲肋的间距应使得网壳长宽比保持在1.0为宜;柱面网壳对于初始几何缺陷较为敏感,当缺陷值达到波宽的1/300时,网壳的弹塑性临界荷载将降低30%以上;当荷载呈不对称分布且p/g=1.0时,网壳的临界荷载将降低到均布荷载作用情况下的86%～94%.     

FAST主动反射面支承结构安全预警系统研究与应用

研究了世界最大单口径射电望远镜FAST支承结构健康监测系统的安全预警功能。结合监测内容和预警分级原则制订了预警设置的总体框架,根据设计规范和环境荷载记录资料设置环境荷载预警参数,以构件安全和望远镜工作精度为控制目标,确定结构响应预警参数设置依据,提出单点张拉法对节点位移预警参数进行研究,运用LABVIEW平台开发了FAST支承结构健康监测安全预警系统,实现了预警参数嵌入及可视化控制的目标。最终在直径30m的FAST模型索网变位试验中的成功应用表明,该安全预警系统实现了FAST支承结构健康监测在线预警功能,可为将来FAST支承结构建造和正常运行提供重要保障。     

网架网壳结构半刚性节点试验研究

为研究网架与网壳等空间结构中常用的半刚性Socket节点在纯弯和压弯荷载作用下的受力性能, 完成了3个Socket节点试件在纯弯荷载作用下的试验和6个Socket节点试件在不同比例的压弯荷载作用下的试验,并将节点在纯弯荷载和压弯荷载作用下节点的受弯承载能力进行了比较。在此基础上,提出了节点弯矩 转角曲线的简化模型。研究表明：Socket节点在纯弯荷载和压弯荷载作用下都表现出了较好的弯曲承载力和延性;节点在压弯荷载作用下的初始弯曲刚度和屈服弯矩要高于其在纯弯荷载作用下的初始弯曲刚度和屈服弯矩;节点的初始抗弯刚度随着压弯荷载比例的增大而增大;对于以Socket节点连接的空间结构,采用纯弯荷载作用下得到的节点抗弯刚度计算结构的承载力偏于保守。     

灾害雪荷载作用下FAST背架结构方案研究

背架结构是FAST(500m口径球面射电望远镜)反射面支承结构的重要组成部分,其性能直接影响到FAST的工作精度、经济性乃至项目的可行性.针对2008年我国南方地区发生严重雪灾的实际情况,对单层、单层弦支、双层、局部双层四种形式的FAST背架结构重新进行了参数优化,最后从结构自重、刚度、施工难易程度等方面对四种结构形式进行了综合性能的比较.     

铝合金半刚性椭圆抛物面网壳静力稳定性分析

针对目前铝合金单层网壳结构中节点形式过于单一的局面,该文首先研发出了一种新型铝合金半刚性节点--柱板式节点。获得了柱板式节点绕强轴、弱轴和扭转三个方向的弯矩-转角曲线,并将其引入到网壳杆件单元模型中,建立了半刚性节点工字型杆件椭圆抛物面网壳的数值分析模型。在此基础上,考虑节点强轴刚度、节点弱轴刚度、节点扭转刚度及跨度和矢跨比等参数影响,对半刚性节点高强铝合金椭圆抛物面单层网壳进行了弹塑性全过程分析,得到了各参数对网壳极限承载力的影响规律,并详细地考察了网壳失稳时的变形形态。研究发现：网壳失稳时,网壳中的柱板式节点均处于弹性状态,说明柱板式节点有较好的刚度,网壳的失稳为伴随杆件扭转屈曲的局部失稳。