六角星型穹顶结构易损性分析

基于结构本身构型的易损性理论与结构失效机理相结合,分析了六角星型穹顶结构的易损性及杆件在荷载作用下的应力。结果表明,结构应力较大的杆件与易损性分析的失效杆件有对应关系,通过直接计算应力较大杆件的易损性参数,找到各种失效模式,可判断结构易损性。通过分析在反应谱拟合人工波和El Centro波作用下结构的失效模式,求得导致结构破坏的地震峰值加速度,研究了易损性特征参数与结构失效模式的关系。结果表明,结构连接能力小,易损性指数小时,结构呈现强度破坏,随着易损性指数的增大,结构失效模式由强度破坏转变为动力失稳。

一种新型荷载缓和穹顶结构模型实验研究

钢架结构的整体稳定性是评价钢架结构的重要指标,在荷载的作用下,钢架结构的破坏分为两种:局部节点的失稳导致结构的破坏以及结构的整体倒塌破坏,因此,要提高钢架结构的整体稳定性,必须保证局部节点的稳定性并提高结构的整体性。通过构建一个六角星型穹顶模型并对之进行加载试验,分析在结构的破坏过程中各节点的作用。设计一种新型的荷载缓和装置,将其运用到穹顶结构中,分析该装置在穹顶结构的破坏中对荷载的缓和作用。试验结果表明,局部节点的失稳会加快结构的整体性破坏,本文设计的荷载缓和装置可有效地缓和荷载作用、提高钢架结构的整体稳定性。

杆系结构鲁棒性应变能敏感度分析及试验

为研究结构鲁棒性动态分析方法,进行了理论分析、数值模拟和破坏性模型试验。结合平面悬臂桁架和六角星型穹顶算例,利用应变能敏感度法分析了杆系结构鲁棒性。基于杆件移除法讨论了结构应变能和应变能敏感度对结构破坏特征的影响,并同鲁棒性应力变化率评价法进行了对比。结果表明:应变能敏感度法能动态地反映杆系结构鲁棒性变化、预测结构稳定极限荷载、识别结构破坏模态及评价杆件易损性;尽管支座压杆、环向拉杆对应变能敏感度的影响比中心压杆小,但可能引起结构整体倾覆和中心压杆强度破坏;工程应用中应在杆件重要性分析和结构破坏模态识别基础上采用应变能敏感度法评价结构鲁棒性。

基于耦合概率法的空间杆系结构失效概率分析

结构失效概率的量化计算是预测结构剩余寿命的重要途径之一。以结构三阶耦合失效理论为基础,通过应力变化率法和杆件移除法相结合评价单元杆件失效模态的相关系数,建立了一种空间杆系结构失效概率计算的新方法。首先采用耦合概率法分析得到结构在不同子系统破坏模式下失效概率上界与下界的表达式,并与泰勒展开法进行验证比较分析。同时进行六角星型穹顶结构破坏实验,最后通过应力变化率法分析结构加载破坏全过程的杆件内力时程曲线,总结出六角星型穹顶结构破坏与耦合失效概率区间的变化规律。结果表明,耦合概率法能够很好地展示多子系统间的组合失效结果,将多维积分转化为一维积分,具有较高的计算精度的同时仍具有很好的适用性,可用于计算空间杆系结构失效概率区间,预测结构破坏模态并量化评价结构可靠性。

基于刚度变化率法的空间杆系结构破坏预测研究

为研究空间杆系结构的破坏预测方法,针对六角星型穹顶结构进行了理论和实验研究.利用MATLAB数值模拟分析了结构在荷载作用下的变形规律,获得了四种工况下结构刚度矩阵行列式及其变化率在结构破坏过程中的变化特点,建立了基于刚度变化率的空间杆系结构破坏预测方法.为验证理论分析可靠性,进行了相应结构的室内模型破坏试验,并将实测结果与应力变化率法进行对比分析.结果表明,空间杆系结构刚度矩阵行列式在结构破坏前存在明显突变,可用于预测结构破坏并比较不同初始缺陷对结构稳定承载力的影响.结构模型实验验证了刚度变化率法具有预测杆件群失稳破坏的能力,并提高了应力变化率法预测结构破坏的效率.