基于APDL參數(shù)化弦支穹頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)分析研究.pdf

1、弦支穹頂結(jié)構(gòu)是眾多桿件通過焊接螺栓球節(jié)點(diǎn)有規(guī)律排列連接的網(wǎng)狀外殼在撐桿、環(huán)向拉索和徑向拉桿的支撐下自身平衡的復(fù)合結(jié)構(gòu)。在體育館，博物館，大型商廈采光頂?shù)却罂缍冉Y(jié)構(gòu)越做越大導(dǎo)致設(shè)計(jì)困難同時(shí)成本直線上升的時(shí)候，弦支穹頂結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，以其優(yōu)越的結(jié)構(gòu)性能、較低的單位面積成本、優(yōu)美的外觀獲得設(shè)計(jì)師的青睞。本文通過分析凱威特模型在靜力和動(dòng)力兩方面特性來了解弦支穹頂結(jié)構(gòu)性能。
　　本文使用編制ANSYS的APDL語言程序?qū)崿F(xiàn)穹頂?shù)膮?shù)化幾何建模

2、，通過計(jì)算求得7圈環(huán)索預(yù)應(yīng)力比值，指出不同桿件使用正確的有限元單元的依據(jù)，為幾何建模一些關(guān)鍵的參數(shù)提供依據(jù)。通過提出弦支穹頂預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)特殊性，編寫APDL語言實(shí)現(xiàn)形態(tài)分析,尋找設(shè)計(jì)好的預(yù)應(yīng)力平衡態(tài)對(duì)應(yīng)的放樣態(tài)幾何坐標(biāo)和環(huán)索初始缺陷，建立具有預(yù)應(yīng)力的有限元模型，以此模型為分析起點(diǎn)為后續(xù)靜力學(xué)分析和動(dòng)力學(xué)分析分析奠定基礎(chǔ)。本文在求索預(yù)應(yīng)力時(shí)考慮了以上部網(wǎng)殼桿件最大應(yīng)力盡可能小的優(yōu)化過程,在近似預(yù)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果基礎(chǔ)上，通過編寫優(yōu)化文件分兩次優(yōu)化

3、平衡態(tài)下預(yù)應(yīng)力的取值，得到優(yōu)化解同時(shí)不改變新預(yù)應(yīng)力平衡態(tài)下網(wǎng)殼的形狀，改善初步設(shè)定的預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)值，使最終有限元模型更趨于合理化。
　　利用ANSYS強(qiáng)大的非線性計(jì)算能力分析弦支穹頂結(jié)構(gòu)靜力性能表現(xiàn)，總結(jié)其在不同荷載、預(yù)應(yīng)力、支座約束、矢跨比、跨度參數(shù)下變化規(guī)律。用數(shù)據(jù)解釋了引入的下部索撐為上部網(wǎng)殼帶來的好處，同時(shí)用數(shù)據(jù)揭示弦支穹頂在不同部位線性和非線性特性的分布。分析其在工作狀態(tài)下同類桿件內(nèi)力變化趨勢(shì)，進(jìn)一步了解弦支穹頂靜力性能具

4、體表現(xiàn)。
　　本文考慮了預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)幾何剛度矩陣所乘荷載因子的特殊性，編寫APDL語言實(shí)現(xiàn)尋找適當(dāng)?shù)暮奢d使其荷載因子基本不受預(yù)應(yīng)力的干擾，用求得的臨界荷載分析其在不同矢跨比和跨度下穩(wěn)定系數(shù)變化趨勢(shì)。分析其非線性屈曲過程引入了臨界荷載下特征屈曲模態(tài)的缺陷，通過不同缺陷引入量，對(duì)比出弦支穹頂對(duì)缺陷的敏感性，再進(jìn)一步分析其不同的荷載、高跨比、預(yù)應(yīng)力情況下的極限荷載能力，同時(shí)觀察其屈曲平衡狀態(tài)變化，總結(jié)出弦支穹頂受力變形過程規(guī)律，為改善結(jié)

5、構(gòu)提供進(jìn)一步依據(jù)。
　　本文利用ANSYS模態(tài)分析過程得到弦支穹頂自振特性在不同荷載、預(yù)應(yīng)力、支座約束、矢跨比、跨度參數(shù)下變化規(guī)律，總結(jié)出弦支穹頂自身動(dòng)力學(xué)特性的規(guī)律。采用時(shí)程分析法研究弦支穹頂在水平和豎向地震激勵(lì)下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，通過單個(gè)算例計(jì)算分析不同位置桿件內(nèi)力在水平和豎向地震之間對(duì)比，以及不同位置節(jié)點(diǎn)在兩個(gè)地震激勵(lì)下位移時(shí)程曲線對(duì)比，初步得到弦支穹頂在地震激勵(lì)下受力規(guī)律，最后統(tǒng)計(jì)各類桿件地震系數(shù)在不同荷載、跨度和預(yù)應(yīng)力下的水平