单层椭圆抛物面网壳结构非线性整体稳定研究

以具有实际工程意义的30 m×30 m跨度的单层椭圆抛物面网壳为研究对象,利用ABAQUS有限元程序对网壳的非线性整体稳定性能进行系统的分析,同时考虑矢跨比、初始几何缺陷、约束条件等因素对该网壳稳定性的影响.考察网壳的屈曲模态、屈曲路径,求出了全过程曲线和极限稳定承载力,全面了解单层椭圆抛物面网壳整体非线性失稳的规律性.研究表明:网壳极限承载力随着结构矢跨比的增加而逐渐增大;对竖向荷载的不对称分布和初始几何缺陷比较敏感,半跨竖向的屈曲荷载仅为满跨竖向的70%;支座刚度的增大可适当提高网壳的极限承载力.

撞击荷载作用下单层椭圆抛物面网壳的动力稳定分析

利用ANSYS/LS-DYNA有限元程序,考虑几何非线性和材料非线性效应,开展单层椭圆抛物面网壳结构在撞击荷载作用下的动力稳定性研究。分析了该类网壳在以一定高度的自由落体撞击作用下的撞击力响应(撞击力、节点位移、杆件轴力和能量)及网壳失稳模态,进一步根据产生的动力响应对其在撞击作用下的弹塑性动力稳定问题进行了判定。结果表明:网壳结构在撞击作用下失稳时,撞击力时程曲线形状基本上呈陡峭的三角形脉冲荷载形式,其最大峰值和脉宽与撞击冲量及网壳所处变形阶段的刚度性能相关;特征节点的位移响应突然增大,失稳部位杆件的轴力大幅减小,结构的变形能和总能量也突然增大,整个结构变形形状发生突变;节点的残余位移、撞击力和持时等特征参数都产生一致性突变。

不同活荷载分布的单层椭圆抛物面网壳稳定性分析

以湖北孝感某实际工程的15.1 m×30 m跨度的单层椭圆抛物面网壳为研究对象,基于大型通用有限元程序ANSYS,分4种不同活荷载分布情况对网壳的非线性稳定性能进行了系统的分析,求出了网壳的屈曲荷载系数和网壳稳定极限承载力,研究成果对于单层椭圆抛物面稳定分析具有一定的理论参考价值。

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。

阶梯式椭圆抛物面网壳结构的整体稳定分析

某体育馆屋盖结构采用阶梯式椭圆抛物面网壳,网壳形式为双层凯威特式。通过静力计算发现,网壳的受力状态有其自身的特点:上层网壳的下弦与下层网壳的上弦位于连续的同一壳面,力的传递是从作为下弦杆件受拉到作为上弦杆件受压的渐变过程。通过线性和非线性屈曲分析,对网壳结构的整体稳定性能进行研究。网壳结构在到达临界点前,已经有部分杆件进入塑性,但网壳结构仍然有继续承载的能力。网壳结构的弹塑性失稳过程从网壳长跨方向在结构前部的两处变阶位置的搭接节间弦杆开始。这些杆件的屈服导致其丧失承载进一步荷载增量的能力,造成相应节点发生内陷,进而导致整个结构发生失稳。