基于向量式有限元的弦支穹顶失效分析

索的破断涉及到强烈的几何非线性,传统的有限元方法很难准确模拟和跟踪其失效过程,利用基于MAT-LAB语言的自编向量式有限元程序对弦支穹顶的斜索和环索失效全过程进行了跟踪模拟分析,得到了弦支穹顶断索后位移和内力的动力响应曲线.结果表明:利用向量式有限元能够准确地进行断索全过程分析,任一环索断裂后将导致整圈索杆体系失效,环索断裂对于结构位移及内力影响较斜索断裂时更大.断索将同时导致最终平衡态支座反力的大幅增加,在预应力结构设计时应予以足够的重视.     

张力结构位移限制下的形状调整强度优化分析

为了提高张力结构的刚度和减小结构受力,在结构杆件中引入作动器,主动调整杆件的长度,改变结构的形状.定义结构的合理工作状态系数,推导作动器的主动变形向量与结构内力向量、结点位移向量等的几何非线性迭代矩阵表达式.以结构工作状态系数最小为目标,以作动器主动变形量为未知量,考虑索的应力约束、结点的位移约束以及作动器参数等约束条件建立优化模型,并编制相应的求解程序.通过算例表明,在作动器调整张力结构的形状后,在相同荷载作用下,结构的刚度获得提高,并且仅通过在索中布设作动器,可以达到杆件受力减小而结构刚度增大的优化目的.     

新型网壳结构的应用与发展

本文阐述了组合网壳结构，局部双层网壳结构，预应力网壳结构，斜拉网壳结构及索弯顶等种新型网壳结构的应用与发展，指出了这些新型网壳结构的受力特性和在设计，分析中应注重的若干要点。     

非线性分析广义增量法算法研究

本文推导出广义增量法极值点与非临界点的统一形式解,首次指出增量解与增广矩阵零空间基的关系,从而可直接由零空间基得到增量解。首次研究了在Matlab IDE环境下,基于广义增量法的非线性有限元分析实现方法,指出其在数值分析中类似位移增量法的特征。最后,数值分析算例结果表明了该算法与程序的正确性和有效性。     

弦支穹顶环索连续贯通的摩擦问题分析

在弦支穹顶结构工程中,环索通常连续贯通。为了能够准确、便捷地分析摩擦力在贯通环索张拉成型过程中的影响,该文利用一个4节点4单元算例,对张拉过程中单元内力的变化与分布进行了详细的阐述,并利用贯通环索在张拉滑动前后其无应力长度相等的原则,提出了贯通环索在张拉过程中摩擦力的计算方法。并利用这一摩擦力的计算方法,以摩擦系数、张...     

索穹顶结构的新形式及其初始预应力确定

索穹顶结构是美国工程师Geiger 根据Fuller 的张拉整体结构思想开发的一种新型预张力结构。现有的索穹顶结构形式主要有肋环型和联方型两种,并应用在不同的工程中。针对现有索穹顶结构形式存在的缺点提出了几种新型的索穹顶结构形式,并运用整体可行预应力概念对结构初始预应力进行了计算。算例分析表明杆件的正确分组是得到索穹顶结构整体平衡预应力分布的关键。本文的工作可以为该类结构的初始选型和设计提供依据。     

平衡矩阵理论的探讨及一索杆梁杂交空间结构的静力和稳定性分析

首先对索杆杂交结构采用平衡矩阵理论进行了探讨。对于索杆杂交结构而言,可以根据平衡矩阵确定体系在初状态几何下的整体预应力分布和大小,但是必须考虑变形相容条件和本构关系即各个单元的柔度分布。只有满足体系柔度分布的杆件截面尺寸的结构才能最终施工张成给定的预应力分布和设计几何。由相容方程和平衡方程提出了包含局部超静定结构的索杆杂交结构的柔度分布确定方法和独立柔度分布模态这一概念。算例分析结果验证了方法的正确性。其次,对一索杆梁杂交空间结构的计算分析方法及其初步的静力及其稳定性进行了研究。基于局部分析法对索杆梁体系的预应力分布和大小进行了优化分析。在优化目标下,最优的预应力分布是外环预应力较大,中环、内环预应力要小很多。并以预应力作为整体自平衡的初始内力情况下对其进行了初步静力和稳定性分析。结果表明柔性体系和刚性体系的杂交实际上只能为刚性体系提供大变形的安全储备,而并不能有效的降低体系的挠度,但是预应力的存在却可以有效的改变梁单元轴力的性质和水平。相比单层网壳,索杆梁体系的稳定性能有了较大提高。     

三维结构振动诱导流场附加质量的数值分析

在流体环境中,结构的振动会诱导周边的流体一起运动从而产生附加质量的影响,这也是结构工程中大跨度柔性结构耦合风振理论模型的重要组成部分。根据势流理论,采用奇点配置法利用空间点源(汇)及偶极子基本解推导了三维情形下结构振动诱导流场附加质量的计算式。数值分析结果表明:该方法能有效地计算复杂结构边界条件下流场的附加质量;其中索穹顶结构的数值算例也表明,在这类大跨度柔性结构的风振分析中附加质量的影响是很大的,必须引起足够的重视。     

内外组合张弦网壳结构基于向量式有限元的断索分析(英文)

对乐清市新体育馆采取的一种新型内外组合张弦网壳结构进行了断索分析.利用自编向量式有限元(VFIFE)程序模拟分析不同位置径向索相继断裂后该结构的内力重分布及节点变位情况,并和ANSYS生死单元法的计算结果进行比较.荷载态静力分析结果检验了向量式有限元程序在进行静力计算的正确性,而断索过程的模拟更展现了该方法在处理结构非线性动力问题的优越性.分析结果表明,内外组合张弦网壳结构在个别径向索发生断裂的情况下尽管稳定性能有所降低,依然能够继续承载,具有较好的抵抗连续破坏的能力.然而在动力效应的影响下,结构响应有一定程度的放大,断索附近的网壳相对容易出现局部失稳.本文工作为该结构的维护检修、拉索更换以及预应力空间结构的抗倒塌设计提供了参考.