板锥网壳结构的抗风性能研究

论文摘要

板锥网壳结构是一种从普通网壳结构发展而来的新型空间结构形式,国内对该结构形式的各方面研究都比较匮乏。本文在调研已有板锥网壳研究的基础上,主要针对该结构的抗风性能进行了研究。 与高层、高耸结构的研究相比,目前包括网壳结构在内的大跨度空间结构的风振研究还很不成熟,依然是急需解决的技术问题。因为我国现行设计规范对网壳结构风振响应计算缺少有效的条文规定,所以本文根据板锥网壳结构的特点,对其体形系数和风振系数等特性进行了一系列研究,力图掌握该类网壳结构风振响应的一般规律,明确板锥网壳结构的抗风性能,从而提出针对该结构的简单有效的抗风设计方法。 本文采用计算机数值计算方法,首先通过结构自动形成技术,利用VB语言自编程序进行模型前处理工作,自动生成了板锥网壳结构的计算模型,随后利用谐波合成法模拟了脉动风荷载时程曲线,同时采用数值风洞技术对板锥网壳结构进行了数值仿真分析,得到了板锥网壳结构的体形系数。同时利用大型通用有限元分析程序ANSYS,对板锥网壳结构进行了风振时程响应分析。通过对不同锥板材料的板锥网壳结构风振响应计算结果的分析比较,得到了该类结构抗风性能的一些有用结论。

论文目录

• 一、绪论
• 1.1 板锥网壳结构简介
• 1.2 网壳结构风振响应研究的重要性
• 1.3 本课题研究现状
• 1.3.1 风振响应分析研究现状
• 1.3.2 板锥网壳结构研究现状
• 1.4 本文的研究方法和主要工作
• 二、板锥网壳结构的形态分析
• 2.1 引言
• 2.2 形式与分类
• 2.3 网壳结构的成形技术
• 2.3.1 网格生成技术及程序流程
• 2.3.2 数学模型的生成
• 2.3.3 数学模型的输出接口
• 2.4 本章小结
• 三、风荷载特性及脉动风速的计算机模拟
• 3.1 引言
• 3.2 风荷载特性
• 3.2.1 平均风的特性
• 3.2.2 脉动风的特性
• 3.2.3 风振系数
• 3.3 脉动风速的计算机模拟
• 3.3.1 谐波合成法（WAWS法）
• 3.3.2 自回归法（AR法）
• 3.3.3 人工风速时程曲线
• 3.4 风速时程算例分析
• 3.5 本章小结
• 四、数值风洞仿真分析
• 4.1 引言
• 4.2 数值风洞技术与其现实应用
• 4.3 湍流现象
• 4.3.1 湍流流动的特征
• 4.3.2 湍流强度
• 4.4 湍流的基本方程
• 4.4.1 粘性流体运动基本方程
• 4.4.2 湍流时均流动连续性方程
• 4.4.3 湍流时均流动运动方程
• 4.5 湍流模型的数值模拟方法
• 4.5.1 湍流计算模型简介
• 4.5.2 双方程模型——κ-ε方程模型
• 4.5.3 Reynolds应力模型（RSM）
• 4.5.4 大涡模拟方法（LES）
• 4.5.5 湍流数值模拟方法比较
• 4.5.6 湍流模型的离散
• 4.6 数值风洞仿真分析实例
• 4.6.1 数值风洞仿真分析的流场选择
• 4.6.2 初始及边界条件
• 4.6.3 四角锥型柱面板锥网壳结构数值风洞分析
• 4.7 本章小结
• 五、板锥网壳结构风振响应的时程分析法
• 5.1 引言
• 5.2 结构的自振特性
• 5.3 结构风振响应的时程分析法
• 5.4 结构动力响应计算理论
• 5.4.1 Newmark-β方法
• 5.4.2 阻尼矩阵[C]
• 5.5 正放四角锥型柱面板锥网壳结构内力风振系数计算
• 5.5.1 不同单元划分对计算结果的影响
• 5.5.2 板锥网壳内力风振系数
• 5.5.3 正放四角锥型柱面板锥网壳结构的内力风振系数
• 5.6 正放四角锥型柱面板锥网壳结构的风振响应
• 5.7 本章小结
• 六、结论与展望
• 6.1 本文主要工作和成果
• 6.2 进一步工作的设想
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所发表的学术论文