預(yù)測單層柱面網(wǎng)殼動力響應(yīng)及破壞模式的細(xì)胞自動機(jī)方法.pdf

1、近年來,國內(nèi)外學(xué)者對于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在地面運(yùn)動作用下動力失穩(wěn)和動力強(qiáng)度失效等機(jī)理性問題進(jìn)行了一系列研究,但取得的成果十分有限。此外,針對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)分析方法存在著大量假設(shè),而且無法準(zhǔn)確得到動力荷載作用下結(jié)構(gòu)本身變異所導(dǎo)致結(jié)構(gòu)響應(yīng)的差別。研究的不足和研究方法的缺陷阻礙了這種優(yōu)良的結(jié)構(gòu)形式在實(shí)際工程中的應(yīng)用。
　　本文發(fā)展了一個以基礎(chǔ)單層柱面網(wǎng)殼動力響應(yīng)模式和動力破壞模式為參照,預(yù)測其它同類網(wǎng)殼動力響應(yīng)模式和動力破壞模式的細(xì)胞自動機(jī)方法(

2、CA)方法。提出了結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)模式的概念,并引入了單層柱面網(wǎng)殼相似節(jié)點(diǎn)區(qū)域的概念。
　　首先,使用有限元軟件ANSYS建立了若干不同單層柱面網(wǎng)殼的有限元模型,編制了有限元時程分析程序,對網(wǎng)殼的有限元模型進(jìn)行了水平簡諧地面運(yùn)動和TAFT地震波作用下的動力全過程響應(yīng)分析。給出了簡諧地面運(yùn)動作用下網(wǎng)殼的動力失穩(wěn)破壞模式和TAFT地震波作用下網(wǎng)殼的動力強(qiáng)度破壞模式,為建立單層柱面網(wǎng)殼的CA數(shù)值模式提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　其次,基于單層柱

3、面網(wǎng)殼動力全過程響應(yīng)分析結(jié)果,給出網(wǎng)殼CA數(shù)值模式的數(shù)字?jǐn)?shù)值算法,以網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)有限元位移值的歸一化結(jié)果作為節(jié)點(diǎn)狀態(tài)值。該算法不僅能夠更好地反映結(jié)構(gòu)構(gòu)造因素的影響,還能反映地面運(yùn)動形式和屋面荷載的影響。進(jìn)而給出了基于節(jié)點(diǎn)狀態(tài)最小誤差的相似節(jié)點(diǎn)區(qū)域匹配準(zhǔn)則,參照基礎(chǔ)單層柱面網(wǎng)殼動力響應(yīng)的位移模式預(yù)測其它同類網(wǎng)殼動力響應(yīng)的位移模式。并將預(yù)測結(jié)果與有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,定性評價CA方法預(yù)測單層柱面網(wǎng)殼響應(yīng)模式的有效性。
　　此外,為了研究

4、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)破壞模式,本文以能量為切入點(diǎn),將網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)域應(yīng)變能密度投射至對數(shù)空間,以節(jié)點(diǎn)域?qū)?shù)應(yīng)變能密度歸一化結(jié)果作為節(jié)點(diǎn)狀態(tài)值,形成網(wǎng)殼新的CA數(shù)值模式。并參照基礎(chǔ)網(wǎng)殼強(qiáng)度破壞的節(jié)點(diǎn)域?qū)?shù)應(yīng)變能密度模式預(yù)測其它同類網(wǎng)殼強(qiáng)度破壞的節(jié)點(diǎn)域?qū)?shù)應(yīng)變能密度模式。
　　本文利用CA方法先后實(shí)現(xiàn)了對同類型目標(biāo)網(wǎng)殼彈性階段動力響應(yīng)的位移模式和強(qiáng)度破壞的節(jié)點(diǎn)域?qū)?shù)應(yīng)變能密度模式的預(yù)測。充分證明了CA方法預(yù)測單層柱面網(wǎng)殼動力響應(yīng)(或破壞)模式的可行性。