空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)多尺度分析方法研究.pdf

1、多尺度方法作為近年來迅速發(fā)展的新興結(jié)構(gòu)建模與分析方法，不僅使結(jié)構(gòu)建模變得更簡便，同時較大的提高了計算效率，逐漸成為了關(guān)注熱點。且網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在動載下的失效機理也一直是空間結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中的研究熱點，由于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的構(gòu)造復(fù)雜，在計算求解中帶來了不便，前期的研究都是基于精細(xì)化模型進(jìn)行的，不僅對計算機硬件性能要求甚高，同時耗時耗力。
　　本文在此背景下，對多點約束法與應(yīng)力連接法展開了理論研究與數(shù)值模擬，并實現(xiàn)了跨結(jié)構(gòu)、材料層面的多尺度建模與分析。主

2、要研究內(nèi)容與結(jié)論如下：
　　首先，總結(jié)前人對多尺度方法的研究成果，選取多點約束法與應(yīng)力連接法作為研究對象，通過理論推導(dǎo)以及數(shù)值模擬，驗證了兩種方法的精確性，并基于應(yīng)力連接法下給出了單元比例S的取值范圍。
　　然后，依據(jù)單層球面網(wǎng)殼的振動臺倒塌試驗，建立了三個剛度不等的多尺度模型，并在不同荷載工況下，研究其倒塌模式。結(jié)果表明：三個多尺度模型的倒塌模式與試驗結(jié)果基本一致，雖然試驗中人為因素、環(huán)境因素等造成的初始缺陷在數(shù)值模擬中無

3、法實現(xiàn)，但對計算結(jié)果的影響較小，誤差在工程允許范圍內(nèi)。
　　最后，利用子模型法對凱威特型球面網(wǎng)殼進(jìn)行了跨尺度的裂紋擴展分析，實現(xiàn)了在宏觀結(jié)構(gòu)層面觀測細(xì)觀球焊接處的裂紋擴展全過程。該方法不僅減少了計算求解時間，同時使得模型更容易收斂，并有足夠的收斂空間允許對模型進(jìn)行調(diào)整或網(wǎng)格細(xì)化，子模型更適用于裂紋擴展等微觀研究。
　　通過對多尺度方法的理論研究以及實際應(yīng)用，證明了多尺度方法的合理性及其優(yōu)勢。本文雖只對網(wǎng)殼進(jìn)行了多尺度建模分析