單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)非線性穩(wěn)定性分析.pdf

1、隨著人類對空間結(jié)構(gòu)的不段探索和追求，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)因其重量輕、受力合理、造價低、造型新穎、能形成較大空間等特點在國內(nèi)外被廣泛運(yùn)用。然而，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，尤其是單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，因其跨度越來越大，穩(wěn)定性問題成為結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)該考慮的最重要的問題。
　　本文作者在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，運(yùn)用ANSYS大型有限元分析軟件，編制了一套網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析程序，本文首先列舉一個兩鉸拱算例，在驗證程序的準(zhǔn)確性和可行性的同時，還對類似拱受力的結(jié)構(gòu)在屈曲前和屈曲后

2、進(jìn)行了全過程分析，對屈曲機(jī)理有全面把握和理解，為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析提供了借鑒。之后，對單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中最常用的K8型網(wǎng)殼進(jìn)行建模、求解、分析，得出結(jié)構(gòu)在考慮初始缺陷等因素作用下荷載-位移全過程曲線，采用該方法，可以準(zhǔn)確的把握網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度以及全過程的穩(wěn)定性。
　　運(yùn)用上述分析原理，本文對不同矢高、不同矢跨比、不同桿件截面以及不同邊界約束條件的K8型單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在不同初始缺陷以及荷載分布條件下的非線性穩(wěn)定性進(jìn)行了全面分

3、析，通過變換參數(shù)，得出了上述因素對網(wǎng)殼屈曲模態(tài)、穩(wěn)定承載力、節(jié)點位移等穩(wěn)定性問題的影響。并得出以下結(jié)論：
　　(1)K8網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)對初始缺陷非常敏感，對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈性和彈塑性穩(wěn)定性分析時，都必須考慮初始缺陷；
　　(2)在考慮材料非線性后，穩(wěn)定承載力出現(xiàn)了大幅度降低，承載力折減系數(shù)平均值為0.447，考慮材料非線性是必要的；
　　(3)不對稱荷載作用下，其影響系數(shù)保持在1左右，說明不對稱靜力荷載作用對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的彈性和彈

4、塑性穩(wěn)定承載力都沒有明顯影響；
　　(4)考慮初始缺陷時，邊界全部固端約束和全部鉸支全過程曲線走勢基本一致，前者的穩(wěn)定承載力比后者平均增加7.58％，與間隔鉸支對比，邊界約束剛度越小，過了極值點后，曲線下降越快；
　　(5)通過對網(wǎng)殼屈曲模態(tài)分析，理想和缺陷結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)都是從主肋節(jié)點開始，前者一般發(fā)生在從圈外算起的第二、三、四環(huán)上，而后者卻往往發(fā)生在從中心算起的第一、二環(huán)上，彈塑性和彈性情況類似。網(wǎng)格大小對模態(tài)影響不顯著。

5、r>　　此外，本文還考慮了溫度對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)非線性穩(wěn)定性的影響，得出以下結(jié)論：
　　(1)溫度荷載對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)桿件軸向熱應(yīng)力的影響主要集中在支座附近，越遠(yuǎn)離支座，影響越弱；
　　(2)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定承載力將隨著負(fù)溫差的增大而減小，說明結(jié)構(gòu)不宜在較低溫度時施工，當(dāng)遭遇嚴(yán)寒季節(jié)以及氣溫驟降時，應(yīng)注意網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的保溫養(yǎng)護(hù)；
　　(3)考慮溫度荷載后，當(dāng)負(fù)溫差達(dá)到-25℃，網(wǎng)殼的彈塑性穩(wěn)定承載力降幅達(dá)到10.7％，當(dāng)負(fù)溫差為-65℃時，