板片空间结构的改进一致缺陷模态法

目前工程上对结构进行缺陷稳定分析的主要方法是一致缺陷模态法。而利用该法对板片空间结构进行缺陷稳定分析得到的并不是结构的最小临界荷载。为此提出了改进的方法,即通过N-R法来引入结构的初始几何缺陷。为了检验改进方法的可行性,采用一个单层模型试验加以验证并且通过随机缺陷模态法得到了改进方法的可靠度。通过以上的检验,改进方法是可行的。这对板片空间结构的设计和研究有着重要的意义。

单层网壳结构非线性稳定的随机缺陷模态法研究

采用随机缺陷模态法对凯威特–联方型单层网壳进行非线性稳定分析,研究了随机缺陷空间样本数量、矢跨比等因素对网壳结构稳定极限荷载的影响,并将随机缺陷模态法计算结果与一致缺陷模态法计算结果进行了对比.结果表明:采用概率统计方法对该网壳进行稳定分析时,随机缺陷样本数量应不小于90;对于矢跨比较大的单层网壳结构,采用一致缺陷模态法计算稳定临界荷载的概率可靠度较低,需要采用随机缺陷模态法加以验证;当网壳结构的矢跨比小于1/6时,两种初始缺陷分布方法计算出的稳定承载力较为接近.

含几何缺陷的桁架臂有限元建模方法及在非线性稳定性计算中的适用性分析

通过对臂架初始几何缺陷的统计与整理,可将臂架初始几何缺陷划分为整体缺陷与局部缺陷。以750 t履带起重机63 m臂架为例,研究含几何缺陷的臂架有限元建模方法。通过等效载荷法模拟臂架的整体缺陷。重新定义一致缺陷模态法的模态导入比例系数和缺陷幅值,结合模态的组合形式模拟各种可能的局部缺陷。由此构建含整体缺陷和局部缺陷的臂架有限元模型对比双重非线性稳定性计算结果,比较各种缺陷模态下模型的极限载荷,最终确定最不利的缺陷模态,为含几何缺陷的臂架非线性稳定性计算提供借鉴与参考。

板片空间结构缺陷稳定分析及试验研究

板片空间结构是一种轻质、高强的新型空间结构体系,其整体稳定性是研究、设计过程中的一个关键问题。板片空间结构属于缺陷敏感结构,缺陷稳定分析也是迫切需要而尚未完全得以解决的问题。设计两个板片结构试验模型进行稳定性试验。采用自动协调加载控制系统和电测相结合的方法,连续跟踪记录结构失稳全过程的荷载位移曲线以及应变变化情况。并以结构实测缺陷为依据,分别采用实测缺陷法、一致缺陷模态法和改进随机缺陷法考虑节点位置偏差缺陷的影响。结果表明,自动协调加载控制系统可保证对失稳全过程的跟踪,连续数据采集方式采样率高而且数据测量精度高。实测缺陷法可比较精确地反映板片空间结构实际的稳定性能。一致缺陷模态法分析的临界荷载并不是所有缺陷结构中的最小值,其概率可靠度随着模型的变化而变化。通过改进随机缺陷法,对板片空间结构的稳定性能有了比较全面的认识,也定量分析了设计临界荷载和一致缺陷模态法分析的临界荷载的可靠性。

考虑节点偏差、杆件缺陷与偏心的单层三向柱面网壳稳定性研究

单层柱面网壳属于缺陷敏感型结构。为了理清节点偏差、杆件缺陷与杆件偏心对其稳定承载能力的影响程度:提出了能同时考虑三种缺陷的力学模型,并详细阐述了各种缺陷的实现方法;深入研究了三种缺陷及其耦合作用对柱面网壳稳定承载能力的影响规律;提出了确定三种缺陷最不利组合形式的方法。主要得出如下结论:柱面网壳稳定承载能力对节点偏差最为敏感,对杆件缺陷较为敏感。杆件缺陷的影响程度与节点偏差的大小有关,随着节点偏差的增大,杆件缺陷的影响程度逐渐降低;杆件的弯曲方向对柱面网壳极限荷载的影响很明显;随着杆件偏心距的增大,极限荷载近似线性地降低;与节点偏差相比,杆件缺陷与偏心对柱面网壳极限荷载的影响也相当明显,无论节点偏差大小与否,杆件缺陷与偏心对柱面网壳极限荷载的影响不容忽略;采用改进的一致缺陷模态法可高效地确定三种缺陷的最不利组合形式;随着杆件缺陷与/或杆件偏心的增大,柱面网壳的整体刚度及极限荷载逐渐降低。

控制竖向几何缺陷的特征缺陷模态法

为了准确快速地分析带有初始几何缺陷的单层网壳结构静力稳定性,通过分析特征缺陷模态法和随机缺陷模态法的初始几何缺陷值,并对1/4、1/5、1/6和1/7矢跨比的K8凯威特单层网壳结构进行线性屈曲分析,发现特征缺陷模态法的竖向几何缺陷值小于随机缺陷模态法,在矢跨比较大时会更明显,进而分析了特征缺陷模态法在矢跨比较大时可靠度较低的原因,提出控制竖向几何缺陷的特征缺陷模态法。运用所提出的方法和N阶特征缺陷模态法对网壳结构进行了弹塑性荷载-位移全过程分析。结果表明,控制竖向几何缺陷的特征缺陷模态法与N阶特征缺陷模态法的计算结果接近,误差在工程允许的5%以内,控制竖向几何缺陷的特征缺陷模态法较N阶特征缺陷模态法可以更安全地评估网壳结构的稳定性能。

空间异型双曲面钢屋盖缺陷稳定性分析及试验研究

南通体育会展中心钢屋盖为空间异型双曲面,结构高跨比和矢跨比均较小,稳定性分析是其设计中的一个关键问题。本文在体育馆缩尺模型试验基础上,对其钢屋盖结构进行了几何非线性和双非线性稳定分析,分别采用实测缺陷法、一致缺陷模态法、改进随机缺陷法考虑结点位置偏差缺陷的影响。结果表明:实测缺陷法双非线性分析结果是评估体育馆屋盖结构实际安全性的重要依据;一致模态法的临界荷载概率可靠度较低。通过改进随机缺陷法,对该屋盖结构的稳定性能有了比较全面的认识,并定量分析了设计临界荷载和一致模态法分析的临界荷载的可靠性。

考虑缺陷的板片空间结构稳定分析

在工程中,一致缺陷模态法是对空间结构进行缺陷稳定分析的主要方法,但该法并不适用于板片空间结构的缺陷稳定分析。鉴于此,提出一种改进的方法,即利用结构屈曲前后两个邻近状态的位移之差来模拟结构的初始几何缺陷。由随机缺陷模态法得到的改进方法的可靠度以及与模型试验结果的对比可以证明,改进方法是可行的。

考虑初始缺陷的扣件式钢管模板支架极限承载力研究

以扣件式钢管模板支架整体稳定性试验模型为计算模型,结合材性试验和节点半刚性试验,在有限元软件ANSYS中建立了具有材料多线性随动强化和节点半刚性的整架模型.以实测缺陷为依据,对架体进行一致缺陷模态法和随机缺陷模态法的缺陷非线性稳定分析,结果证明了该有限元模型的正确性和一致缺陷模态法在分析扣件式钢管模板支架结构时的可行性,并指出扣件式钢管模板支架结构应属于缺陷敏感结构.通过对结构试验、一致缺陷模态法和随机缺陷模态法计算的结构失稳模态和荷载位移曲线的对比研究,验证了扣件式钢管模板支架结构的脆性失稳破坏特征,并得出了一些有意义的结论.

初始缺陷对威金斯气柜稳定性的影响

威金斯气柜是缺陷敏感结构,该文利用ANSYS的一致缺陷模态法,讨论了风荷载和雪荷载下,初始缺陷对气柜稳定性的影响,得出初始缺陷的分布和大小均可以影响气柜的稳定性。缺陷的存在可能使气柜失稳时的位移和应力大于完善气柜失稳时的值。

组合空间结构稳定性能分析

一致缺陷模态法是网壳结构缺陷稳定分析中的一种重要方法,但是根据本文的分析,该法直接应用于组合空间结构却存在一些问题。为了充分发挥一致缺陷模态法的优点,文章提出了具体的改进方法,并讨论了利用改进方法得到的最不利几何缺陷对结构自振频率的影响,得到了一些对组合空间结构设计有益的结论。

压力容器设计标准中外压圆筒初始几何偏差规定的讨论

分别由简化傅里叶级数模型与一致缺陷模态模型构造带初始几何偏差的外压圆筒,采用ANSYS有限元进行非线性模拟,当模拟得到的临界压力为理想圆筒临界压力的80%时,得到这两种模型对应的几何偏差e值曲线。将上述曲线以及ASMEⅧ-1(或GB 150)、ASMEⅧ-2所规定的e值、Annaratone所著一书中理论公式求得的e值进行比较分析,结果表明:一致缺陷模态法所得结果偏保守;在L/Do较小时,采用ASMEⅧ-1中规定的e值,其结果可能是冒进的;在Do/t与L/Do相同时,由简化傅里叶级数模型得到的e值,明显高于一致缺陷模态模型得到的e值。WRC公报(443号)提到了试验值(p-Test)大于理论值(p-Theory)的现象,这与初始几何偏差在实际情况下和理论模型所假设的初始几何偏差不同有关;由ASMEⅧ-2规定得出的e值均大于简化傅里叶级数模型得到的e值,说明ASMEⅧ-2对于e值的规定是可行的。

某机场航站楼拱壳钢屋架稳定性分析

稳定性分析是网壳结构分析中的重要内容。文中网壳为拱梁与单层网壳形成的组合空间结构,结构形式较为复杂。利用有限元程序对该网壳进行了整体稳定分析。首先对该结构的两种模型进行了特征值屈曲分析,比较了两种模型的结果,预测结构的理论屈曲强度;然后考虑网壳的屈曲模态,考虑一致缺陷模态法并引入不同的结构初始缺陷,对结构进行非线性有限元全过程跟踪分析,初步了解该网壳结构失稳的一般规律。

初始缺陷对弦支穹顶极限承载力的影响

简述了空间结构中存在的各种初始缺陷及设计中相应的的处理方法,总结了各方法的优劣.基于一致缺陷模态法的优点,论文分别从缺陷模态和缺陷幅值两个方面研究了初始缺陷对弦支结构极限承载力的影响.根据极限状态下杆件的受力状态,把弦支穹顶分为两类:网壳受压杆件未屈服、网壳受压杆件屈服.研究表明:(1)第一类弦支穹顶对节点位置安装偏差不敏感,第二类弦支穹顶为缺陷敏感型结构;(2)当缺陷模态接近于结构起始受力与极限状态之间的位移模态时,结构极限承载力相对最小.在此缺陷影响下,缺陷幅值越大,结构承载力越小.据此,论文并提出了估计缺陷对第一类弦支穹顶结构影响的公式.最后,通过两个模型结果的对比,说明有限元模拟中单元选择的重要性,并给出了实现"完全的"弹塑性分析的解决办法.

单层网壳结构稳定性分析方法研究

为了准确地分析具有初始几何缺陷的单层网壳结构整体稳定性,运用随机缺陷模态法、一致缺陷模态法和N阶特征缺陷模态法,对4个不同矢跨比的K8型单层网壳进行了近1300例弹塑性荷载-位移全过程分析,探讨不同分析方法的合理性和可行性。研究表明:随机缺陷模态法能较为科学地评估初始几何缺陷对结构稳定性的影响,但计算量较大;对稳定承载力系数样本进行统计特性分析时,空间样本数量n不应小于100;运用随机缺陷模态法确定网壳结构最终的稳定承载力系数时,建议采用"3σ"原则;采用最低阶屈曲模态模拟初始几何缺陷分布,求得的稳定承载力并非最不利,其保证率得不到有效保证;N阶特征缺陷模态法能够通过较少的计算量,得到满足"3σ"原则要求的稳定承载力,并能较为合理、安全地评估网壳结构的稳定性能;在运用N阶特征缺陷模态法时,建议N=20。

板片空间结构的缺陷稳定分析

目前工程中主要采用的一致缺陷模态法对板片空间结构进行缺陷稳定分析得到的并不是结构的最小临界荷载。提出了改进的方法,即采用弹性完善空间结构的临界位移作为结构最不利的初始几何缺陷,然后采用New-Raphson法求得结构的临界荷载。根据对随机缺陷模态法得到的改进方法的概率可靠度以及对具体的模型试验的分析,可以认为改进方法所得到的临界荷载是结构的最小临界荷载。

某车站跨层重载桁架稳定承载力缺陷敏感性研究

为了研究大庆西站跨层重载平面桁架对几何缺陷的敏感性,采用大位移控制法(LDC),提出确定跨层桁架初始几何缺陷的静力变形模态法。分析6种不同幅值初始缺陷条件下跨层桁架结构的非线性稳定承载力,并与一致缺陷模态法计算结果对比,对该平面桁架结构几何缺陷敏感性进行研究。部分结果与相关缩尺模型试验进行比对。研究表明:几何缺陷对结构的承载力影响较小,对结构变形失稳影响较大。经对比分析,静力变形模态法可以作为计算结构稳定承载力的有效方法之一。

大矢跨比异形单层球壳结构的缺陷稳定性分析

清远科技馆大矢跨比异形单层球壳,采用肋环型网格形式,跨度24.6m,矢高19.05m,具有矢跨比大、网格布置稀疏、洞口较大、周边外侧与环形框架相连等特点。以该结构为对象,分别采用一致缺陷模态法和随机缺陷模态法,探讨不同初始几何缺陷引入方式对结构稳定承载力的影响。在此基础上,以弯轴应力比为指标,考察结构的受力状态。结果表明:结构对初始几何缺陷不敏感;初始几何缺陷按最低阶屈曲模态分布时,求得的稳定承载力系数并非最小,但其保证率满足“3σ”原则的要求;与常规单层网壳结构不同,该结构的受力状态以弯曲内力为主。

不规则划分单层网壳结构稳定性分析

本文以某实际工程的不规则划分单层网壳结构为研究对象,利用有限元程序ANSYS进行线性特征值屈曲分析,预测结构的理论屈曲强度,考察网壳的屈曲模态,屈曲路径,再按照一致缺陷模态法引入了结构的初始缺陷,在满跨荷载和半跨活荷载作用下,对结构进行非线性有限元全过程跟踪分析,得到极限荷载,初步了解不规则划分单层网壳结构失稳的一般规律。