双层球面网壳动力失效分析及地震损失评估

双层球面网壳结构是一种缺陷敏感型结构,影响结构动力失效的初始缺陷主要有杆件的初弯曲、杆件的残余应力和结构节点的初始安装偏差3种。本文首先利用有限元软件ANSYS的二次开发功能开发了可以考虑初始弯曲和残余应力的杆单元,接着利用动力增量法(IDA)系统地研究了这3种缺陷对结构动力失效的影响,最后总结提出了考虑缺陷的双层球面网壳结构的抗震损失评估方法。

单层球面网壳缺陷极限荷载概率分布研究

单层球面网壳是对缺陷比较敏感的大跨空间结构,节点的初始安装偏差、杆件的初弯曲、杆件的残余应力是影响结构稳定性的三种主要初始缺陷。本文利用半波正弦曲线考虑了杆件的初始弯曲影响,根据CRC模型推导了能够考虑残余应力影响的应力应变关系,并利用有限元软件ansys的二次开发编写了相应的程序;然后利用蒙特卡洛法针对不同的节点安装偏差样本进行双非线性计算,进而得出网壳结构的极限荷载概率分布规律和其最小极限荷载。从而为单层球面网壳结构的设计和应用提供了方便。

双层球面网壳的缺陷稳定分析

双层球面网壳是一种缺陷敏感型结构,影响结构稳定性的初始缺陷主要有杆件的初弯曲、杆件的残余应力和结构节点的初始安装偏差三种.本文首先利用有初始弯曲的杆件的平衡微分方程推导得到了杆单元的初始弯曲影响系数,利用CRC模型考虑了杆件残余应力的影响,并且利用有限元软件ANSYS的UPFs程序接口,开发了可以考虑残余应力和初始弯曲的杆单元;然后对原有仅能考虑节点安装偏差的随机缺陷模态法进行了改进和补充,最后提出了一种能够同时考虑三种缺陷的双层球面网壳的稳定分析方法.该法与一致缺陷模态法相比,具有更高的精度.

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.