新型后張拉整體成形球面網(wǎng)殼的后張拉方法及成形研究-.pdf

1、后張拉整體成形局部雙層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是網(wǎng)殼安裝技術(shù)與結(jié)構(gòu)理念共同創(chuàng)新的一種新型空間結(jié)構(gòu)體系。它的張拉原理是:利用單弦桿平板網(wǎng)架平面外抗彎剛度較低的特點,在下弦節(jié)點間合理布置內(nèi)穿鋼絲帶預(yù)留縫隙的張拉下弦桿(指實際的下弦桿桿長短于節(jié)間長度,其長度差值即為預(yù)留縫隙值),然后通過張拉設(shè)備張拉鋼絲,平板網(wǎng)架將隨著預(yù)留縫隙的閉合逐步變形為空間曲面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的拼裝及張拉過程完全在地面進行,并且平面外腹桿的使用有效的阻止了網(wǎng)殼失穩(wěn)的發(fā)生,成形后的

2、結(jié)構(gòu)有機結(jié)合了張拉預(yù)應(yīng)力的作用,使結(jié)構(gòu)具有更好的整體剛度和承載力,所以這種新型結(jié)構(gòu)體系具有很好的發(fā)展前景,值得進一步深入研究。
　　本文根據(jù)前人研究成果,并結(jié)合后張拉整體結(jié)構(gòu)的特點,在傳統(tǒng)的K6型凱威特球面網(wǎng)殼的基礎(chǔ)上，通過對比多種結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)缺點,最終提出了一種合理的可用于張拉成形的新型單弦桿局部雙層平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)模型。同時采用非線性有限元程序ANSYS11.0進行模擬,對后張拉局部雙層球面網(wǎng)殼的不同后張拉方法及成形部分進行了詳細

3、研究。主要內(nèi)容及研究成果如下:
　　在后張拉方法的研究中,分別從后張拉成形的機構(gòu)條件、成形形狀的可預(yù)測性、后張拉力及成形初應(yīng)力大小以及單、雙層變形協(xié)調(diào)問題等方面入手,對比研究了多桿張拉與單桿張拉方法的特點。在有限元模擬成形的過程中考慮了幾何非線性影響,并且利用負(fù)溫度縮短桿長的方法模擬張拉過程。分析結(jié)果表明,兩種方法均滿足張拉機構(gòu)條件,但只有多桿張拉具有成形形狀的可預(yù)測性,并且它的后張拉力及成形初應(yīng)力均較單桿張拉小,單、雙層的變形協(xié)

4、調(diào)也相對較好,因此多桿張拉方法是一種較為合理的后張拉方法。
　　對于成形部分的研究,首先從多個角度分析了平板網(wǎng)架幾何厚度H對成形的影響,其次分別研究了不同有限元模型、考慮重力及彈塑性以及不同節(jié)點連接方式對成形的影響,最終得到最合理的張拉模型。在有限元模擬中考慮了幾何與材料的雙非線性影響。結(jié)果表明:對于本文所提出的新型平板網(wǎng)架模型而言,在研究后張拉整體結(jié)構(gòu)的成形形狀參數(shù)時可不考慮自重與材料非線性的影響,只考慮幾何非線性即可;而在研究