不同参数下双向张弦梁结构稳定性研究

论文摘要

冰雪灾害和地震灾害下失稳破坏的钢结构很多,尤其是结构形式趋于轻型和薄壁的大跨度空间结构,失稳破坏往往突然发生,没有明显征兆,通常会造成大量的人员伤亡和巨大的经济损失。双向张弦梁结构作为一种新型的大跨度杂交结构体系,相对于普通结构具有很强的几何非线性,结构稳定性问题值得研究。本论文通过ANSYS软件的APDL语言建立双向张弦梁结构的参数化模型。在考虑结构初始几何缺陷的基础上进行结构的静力稳定性分析,同时考虑材料和几何的双重非线性,采用大变形非线性分析得出结构的极限荷载值,并通过荷载—位移曲线分析整个结构的失稳过程。随后分析结构的极限荷载值随矢跨比、垂跨比、支座形式和索内应力等参数的变化情况,得出保持结构稳定性的最佳参数值。进行三向地震荷载（EL-Centro波）作用下的动力稳定性分析,根据结构可能出现的两种失稳形式提出确定动力稳定性临界荷载值的判别方法:索内力判别和荷载—位移曲线判别;根据荷载形式提出一种新的判别方法——动力响应判别法,即结构节点位移随时间的变化情况判别。三种判别方法均得出相同的临界值,说明判别方法的正确性和可行性。随后分析结构的动力稳定性随矢跨比和垂跨比这两个参数的变化情况,得到双向张弦梁结构动力失稳的特点,为以后的工程设计提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 双向张弦梁结构概述
• 1.2 双向张弦梁结构国外应用状况
• 1.3 双向张弦梁结构国内应用状况
• 1.4 双向张弦梁结构国内外研究现状
• 1.5 本文研究目的和意义
• 1.6 本文研究内容
• 2 稳定分析的基本理论
• 2.1 稳定的概念
• 2.1.1 数学意义上稳定的定义
• 2.1.2 结构上静力稳定性判别
• 2.1.3 动力稳定性定义和判别
• 2.2 结构失稳的类型
• 2.2.1 静力失稳类型
• 2.2.2 动力失稳类型
• 2.3 稳定性分析理论和方法
• 2.3.1 静力稳定性理论
• 2.3.2 静力稳定的计算方法
• 2.3.3 动力稳定性理论和方法
• 2.4 本章小结
• 3 结构稳定性分析数值模拟方法
• 3.1 概述
• 3.2 有限单元法
• 3.2.1 有限元法简介
• 3.2.2 有限元法分析步骤
• 3.3 结构稳定性分析有限元原理
• 3.3.1 结构单元有限元模型
• 3.3.2 结构稳定性有限元分析
• 3.4 有限元通用软件ANSYS
• 3.4.1 ANSYS 杆单元介绍
• 3.4.2 ANSYS 稳定性分析方法介绍
• 3.5 本章小结
• 4 双向张弦梁结构静力稳定性分析
• 4.1 概述
• 4.2 结构计算模型
• 4.3 双向张弦梁结构静力分析
• 4.3.1 静力荷载
• 4.3.2 静力分析结果
• 4.4 双向张弦梁结构静力稳定性分析
• 4.5 静力稳定性参数影响分析
• 4.5.1 矢跨比
• 4.5.2 垂跨比
• 4.5.3 结构支座
• 4.5.4 索内预应力
• 4.6 本章小结
• 5 双向张弦梁结构动力稳定性分析
• 5.1 概述
• 5.2 双向张弦梁结构自振特性分析
• 5.3 地震荷载作用下的动力响应
• 5.3.1 地震波的选用
• 5.3.2 地震响应分析
• 5.4 地震荷载作用下的稳定性分析
• 5.4.1 索内力判别
• 5.4.2 荷载—位移曲线判别
• 5.4.3 动力响应判别
• 5.5 动力稳定性参数影响分析
• 5.5.1 矢跨比
• 5.5.2 垂跨比
• 5.6 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间已发表的学术论文及科研成果