單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)非線性穩(wěn)定性分析.pdf

1、隨著人類對(duì)空間結(jié)構(gòu)的不段探索和追求，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)因其重量輕、受力合理、造價(jià)低、造型新穎、能形成較大空間等特點(diǎn)在國(guó)內(nèi)外被廣泛運(yùn)用。然而，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，尤其是單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，因其跨度越來(lái)越大，穩(wěn)定性問(wèn)題成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮的最重要的問(wèn)題。
　　本文作者在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，運(yùn)用ANSYS大型有限元分析軟件，編制了一套網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析程序，本文首先列舉一個(gè)兩鉸拱算例，在驗(yàn)證程序的準(zhǔn)確性和可行性的同時(shí)，還對(duì)類似拱受力的結(jié)構(gòu)在屈曲前和屈曲后

2、進(jìn)行了全過(guò)程分析，對(duì)屈曲機(jī)理有全面把握和理解，為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析提供了借鑒。之后，對(duì)單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中最常用的K8型網(wǎng)殼進(jìn)行建模、求解、分析，得出結(jié)構(gòu)在考慮初始缺陷等因素作用下荷載-位移全過(guò)程曲線，采用該方法，可以準(zhǔn)確的把握網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度以及全過(guò)程的穩(wěn)定性。
　　運(yùn)用上述分析原理，本文對(duì)不同矢高、不同矢跨比、不同桿件截面以及不同邊界約束條件的K8型單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在不同初始缺陷以及荷載分布條件下的非線性穩(wěn)定性進(jìn)行了全面分

3、析，通過(guò)變換參數(shù)，得出了上述因素對(duì)網(wǎng)殼屈曲模態(tài)、穩(wěn)定承載力、節(jié)點(diǎn)位移等穩(wěn)定性問(wèn)題的影響。并得出以下結(jié)論：
　　(1)K8網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)對(duì)初始缺陷非常敏感，對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈性和彈塑性穩(wěn)定性分析時(shí)，都必須考慮初始缺陷；
　　(2)在考慮材料非線性后，穩(wěn)定承載力出現(xiàn)了大幅度降低，承載力折減系數(shù)平均值為0.447，考慮材料非線性是必要的；
　　(3)不對(duì)稱荷載作用下，其影響系數(shù)保持在1左右，說(shuō)明不對(duì)稱靜力荷載作用對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的彈性和彈

4、塑性穩(wěn)定承載力都沒(méi)有明顯影響；
　　(4)考慮初始缺陷時(shí)，邊界全部固端約束和全部鉸支全過(guò)程曲線走勢(shì)基本一致，前者的穩(wěn)定承載力比后者平均增加7.58％，與間隔鉸支對(duì)比，邊界約束剛度越小，過(guò)了極值點(diǎn)后，曲線下降越快；
　　(5)通過(guò)對(duì)網(wǎng)殼屈曲模態(tài)分析，理想和缺陷結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)都是從主肋節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，前者一般發(fā)生在從圈外算起的第二、三、四環(huán)上，而后者卻往往發(fā)生在從中心算起的第一、二環(huán)上，彈塑性和彈性情況類似。網(wǎng)格大小對(duì)模態(tài)影響不顯著。

5、r>　　此外，本文還考慮了溫度對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)非線性穩(wěn)定性的影響，得出以下結(jié)論：
　　(1)溫度荷載對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)桿件軸向熱應(yīng)力的影響主要集中在支座附近，越遠(yuǎn)離支座，影響越弱；
　　(2)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定承載力將隨著負(fù)溫差的增大而減小，說(shuō)明結(jié)構(gòu)不宜在較低溫度時(shí)施工，當(dāng)遭遇嚴(yán)寒季節(jié)以及氣溫驟降時(shí)，應(yīng)注意網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的保溫養(yǎng)護(hù)；
　　(3)考慮溫度荷載后，當(dāng)負(fù)溫差達(dá)到-25℃，網(wǎng)殼的彈塑性穩(wěn)定承載力降幅達(dá)到10.7％，當(dāng)負(fù)溫差為-65℃時(shí)，