焊接球節(jié)點和相貫節(jié)點單層柱面網(wǎng)殼的精細化有限元分析.pdf

1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)具有跨度大、自重輕的特點,因此在網(wǎng)殼的設(shè)計中穩(wěn)定性顯得尤其重要。對于其中應(yīng)用較為廣泛的單層柱面網(wǎng)殼,節(jié)點構(gòu)造和支承方式會對其穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響。單層柱面網(wǎng)殼的節(jié)點形式最常采用焊接空心球節(jié)點,也可采用相貫節(jié)點的形式。節(jié)點在網(wǎng)殼中常常連接不在同一平面內(nèi)的多根桿件,受力復(fù)雜,而且節(jié)點進入塑性后的剛度與加載歷史有關(guān)。因此,研究節(jié)點對網(wǎng)殼穩(wěn)定性的影響時不應(yīng)將節(jié)點單獨分離出來進行分析。
　　本文選擇焊接球節(jié)點和相貫節(jié)點兩種形式,選擇縱

2、邊支承和四邊支承兩種邊界條件,研究節(jié)點構(gòu)造對單層柱面網(wǎng)殼穩(wěn)定性的影響。文中節(jié)點和桿件均采用ANSYS中的Shell181單元來模擬,節(jié)點按實際構(gòu)造建模。由此建立的精細化模型既能考慮到在特定的復(fù)雜受力狀態(tài)下節(jié)點的剛度、強度和節(jié)點大小對整體穩(wěn)定性的影響,還能考慮到桿件可能發(fā)生的彎曲破壞。同時考慮了節(jié)點與整體結(jié)構(gòu)的相互影響。主要內(nèi)容有如下部分:
　　選定合理的結(jié)構(gòu)模型,確定了在計算過程中材料非線性不能被忽略,確定了殼單元的網(wǎng)格劃分尺寸。

3、分別建立了兩種節(jié)點形式的精細化殼單元模型,并與傳統(tǒng)梁單元模型進行了對比。
　　分析焊接球節(jié)點參數(shù)(球壁厚、球直徑)變化對網(wǎng)殼穩(wěn)定性的影響,按兩種支承方式分別進行分析。分析過程包括對荷載位移曲線的分析、對失穩(wěn)模態(tài)的分析、對失穩(wěn)時塑性與應(yīng)力分布規(guī)律的分析以及對失穩(wěn)過程中塑性發(fā)展歷程的分析。表明球壁厚與桿件壁厚之比大于1.8后,網(wǎng)殼極限承載力相對保持不變,塑性和應(yīng)力分布合理。
　　分析相貫節(jié)點參數(shù)(主管壁厚)變化對網(wǎng)殼穩(wěn)定性的影響

4、,分析過程同上。表明相貫節(jié)點的主管壁厚與支管壁厚之比大于1.8后,主管壁厚對極限承載力的影響相對較小,塑性與應(yīng)力分布合理。
　　分別對上文的兩種節(jié)點形式提出了幾種節(jié)點加強措施,分析按何種方式進行加強能達到最佳效果。對于焊接球節(jié)點,選取了分別在三個方向布置加勁肋方式進行對比。發(fā)現(xiàn)加勁肋所在平面與網(wǎng)殼柱面的切面平行時效果是最好的,加勁肋橫向布置的效果次之,縱向布置時基本無效。對于相貫節(jié)點,采用設(shè)內(nèi)加勁環(huán)和設(shè)外加勁板的方式,其中設(shè)內(nèi)加勁