施威德勒网壳结构的非线性稳定分析

论文摘要

网壳结构具有重量轻,建造的结构跨度大,受力合理等优点,在大跨度结构中被广泛采用。但其具有材料利用率高,杆件截面小的特点,而且随着建筑材料的开发、计算机技术和结构理论的进步,网壳结构总的发展趋势是:跨度越来越大,所用材料越来越轻质高强。因此稳定性分析问题成为网壳（尤其是单层球面网壳）设计中最重要的问题。网壳的稳定性可以通过荷载—位移全过程曲线进行分析。结构的荷载-位移曲线可以准确的把结构强度、刚度以及稳定性的整个变化历程表示清楚,我们也可以通过荷载—位移曲线研究初始缺陷和荷载分布等因素对实际网壳结构稳定性能的影响。而且只有在结构的荷载—位移非线性全过程分析中才能准确把握网壳的稳定承载力。因此,本文主要以结构的非线性全过程分析为基础,对单层施威德勒网壳的承载力进行了的研究。本文基于分析软件ANSYS,对不同跨度、不同矢跨比的施威德勒网壳结构进行了非线性全过程稳定分析。通过变化不同的参数,考虑了不对称荷载和初始缺陷等因素对网壳稳定承载力的影响,对所得结果进行统计、分析和归纳,最后拟合出施威德勒网壳稳定承载力的实用公式。本文的研究工作对施威德勒网壳结构的稳定性设计和分析有一定的理论参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 网壳稳定分析的发展概况
• 1.3 网壳结构稳定分析研究存在的问题
• 1.4 国内外网壳结构稳定性研究成果及现状
• 1.4.1 国外网壳结构稳定性研究成果及现状[6]
• 1.4.2 国内网壳结构稳定性研究成果及现状
• 1.5 本文研究的目的及意义
• 1.6 本文研究的主要内容
• 第2章 网壳结构稳定性原理
• 2.1 网壳结构失稳的定义
• 2.2 网壳结构稳定问题的分类
• 2.3 网壳结构计算模型和基本假设
• 2.3.1 网壳结构的有限元计算分析模型
• 2.3.2 网壳结构的基本假设
• 2.4 影响网壳结构失稳的因素
• 第3章 单层球面网壳结构稳定非线性分析
• 3.1 结构稳定问题的非线性特性的概述
• 3.2 结构非线性分析的主要特点
• 3.3 结构的几何非线性特性
• 3.4 几何非线性的有限单元法及T.L 式
• 3.5 空间梁单元及其几何非线性切线刚度矩阵
• 3.6 平衡路径的追踪-球面弧长法
• 3.7 临界点的判别
• 3.8 缺陷网壳结构的稳定性分析方法
• 3.8.1 随机缺陷模态法
• 3.8.2 一致缺陷模态法
• 第4章 施威德勒网壳的荷载—位移全过程分析
• 4.1 球面网壳简介
• 4.2 施威德勒球面网壳的参数分析
• 4.2.1 网格形式
• 4.2.2 跨度和矢跨比
• 4.2.3 杆件截面
• 4.2.4 材料的有关参数
• 4.2.5 荷载参数的选择
• 4.2.6 初始缺陷
• 4.2.7 节点刚度
• 4.2.8 支承条件
• 4.3 荷载—位移全过程曲线、极限荷载和屈曲模态
• 4.3.1 网壳在满跨均布荷载下的全过程曲线
• 4.3.2 网壳在满跨均布荷载下的屈曲模态
• 4.4 不对称荷载分布P/G的影响
• 4.4.1 网壳在不对称荷载下的全过程曲线
• 4.4.2 不对称荷载分布对施威德勒网壳稳定性的影响
• 4.5 初始缺陷的影响
• 4.5.1 网壳有初始缺陷的全过程曲线
• 4.5.2 初始缺陷对施威德勒网壳稳定性的影响
• 第5章 稳定承载力的拟合公式
• 5.1 等效刚度的计算
• 5.2 拟合公式的确定
• 5.2.1 理想网壳的拟合公式
• 5.2.2 考虑各种因素的网壳拟合公式
• 第6章 结论与展望
• 6.1 本文研究的结论及设计建议
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文清单
• 致谢