應縣木塔有限元模擬.pdf

1、山西應縣木塔是中國現(xiàn)存的唯一木塔，也是世界上現(xiàn)存最高的木結(jié)構(gòu)樓閣式佛塔，無論從結(jié)構(gòu)、用材、美觀上古代木結(jié)構(gòu)建筑都擁有很高的技術含量和藝術價值。但是近一千年來，塔身木材性質(zhì)發(fā)生變化，承載能力減弱，而且經(jīng)受了多次強烈地震和炮擊的影響，其結(jié)構(gòu)已經(jīng)嚴重變形，其殘損變形情況已經(jīng)達到了危脅其安全的程度，因此對應縣木塔進行診斷和修繕已經(jīng)成為迫不及待的事情。目前對應縣木塔的試驗測繪工作已經(jīng)取得一定的成果，但是想要進一步深入的研究還需要現(xiàn)代計算機仿真模擬

2、分析技術。利用有限元理論對木塔模型進行研究，不但可以減少試驗對木結(jié)構(gòu)建筑的破壞，也可以大大減少試驗所帶來的人力物力資源消耗。本文對應縣木塔的現(xiàn)狀殘損情況進行了研究，通過理論分析和有限元數(shù)值模擬方法，利用大型有限元軟件MSC．Patran&Nastran對應縣木塔的各項性能以及其修復加固方案進行數(shù)值計算。主要研究內(nèi)容如下： (1)總結(jié)應縣木塔的研究現(xiàn)狀，從應縣木塔的材料特性、基本結(jié)構(gòu)、變形殘損情況進行分析和總結(jié)。 (2)建

3、立應縣木塔有限元模型，討論不同結(jié)構(gòu)部位網(wǎng)格處理方法。針對木塔動力學特性和修繕方式進行不同的模型處理。 (3)分析榫卯結(jié)構(gòu)的力學特性，對榫卯連接部位建立便于分析計算的榫、卯有限元模型，利用MSC有限元分析軟件得到數(shù)值計算結(jié)果與十字形試驗結(jié)果模型相比對，采用響應面方法和優(yōu)化迭代方法通過Matlab和C++語言編程得到榫、卯半剛性單元的參數(shù)值，進而對改進模型進行靜力學分析。 (4)對應縣木塔進行動力學分析，得到木塔前六階頻率和