凱威特型弦支穹頂靜力彈塑性穩(wěn)定性分析及塑性開展機(jī)理研究.pdf

1、弦支穹頂結(jié)構(gòu)由日本法政大學(xué)的川口衛(wèi)教授(M.Kawaguchi)于上世紀(jì)九十年代首先提出。該結(jié)構(gòu)由上部網(wǎng)殼和下部索撐體系構(gòu)成,結(jié)合了網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和索穹頂、張拉整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),又彌補(bǔ)了它們的不足,是將空間結(jié)構(gòu)推向超大跨度的有效途徑之一,具有廣闊的發(fā)展前景。
　　本文介紹了弦支穹頂結(jié)構(gòu)的研究背景、組成和分類;相比索穹頂、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn);總結(jié)目前的研究現(xiàn)狀及工程應(yīng)用情況。詳細(xì)介紹本文數(shù)值分析中所用的非線性有限單元法、非線性方程的求解方

2、法以及穩(wěn)定分析中所使用的荷載-位移全過程分析方法和全過程平衡路徑跟蹤技術(shù)。
　　利用通用有限元軟件 ANSYS對(duì)弦支穹頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模,并驗(yàn)證本文建模方法的正確性。對(duì)凱威特型弦支穹頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行特征值屈曲分析,通過大量的參數(shù)分析,總結(jié)矢跨比,預(yù)應(yīng)力水平,撐桿高度對(duì)其線性穩(wěn)定性能的影響。
　　利用考慮雙重非線性的荷載-位移全過程分析方法,系統(tǒng)分析凱威特型弦支穹頂結(jié)構(gòu)的彈塑性穩(wěn)定性性能。使用完全Newton-Raphson迭代法和弧長(zhǎng)

3、法相結(jié)合的策略對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全過程平衡路徑的跟蹤,得到荷載-位移全過程曲線。從非線性失穩(wěn)模態(tài)、彈塑性極限承載力的宏觀角度分析其彈塑性穩(wěn)定性能,并與其對(duì)應(yīng)的單層網(wǎng)殼進(jìn)行彈塑性穩(wěn)定性的對(duì)比分析。重點(diǎn)考慮了矢跨比、撐桿高度、預(yù)應(yīng)力水平、活荷載不對(duì)稱布置、初始缺陷等參數(shù)對(duì)其彈塑性穩(wěn)定性能的影響。
　　從凱威特型弦支穹頂結(jié)構(gòu)的塑性開展廣度和深度的宏、微觀指標(biāo)考察其彈塑性穩(wěn)定性性能,總結(jié)了其在靜力荷載作用下的塑性開展機(jī)理,并與其對(duì)應(yīng)的單層網(wǎng)殼進(jìn)行

4、對(duì)比分析,總結(jié)塑性開展機(jī)理的不同和優(yōu)勢(shì)。分析了參數(shù)變化對(duì)其塑性開展的影響規(guī)律。
　　評(píng)估了材料非線性對(duì)凱威特型弦支穹頂結(jié)構(gòu)極限承載力的影響。通過對(duì)本文260例計(jì)算模型的統(tǒng)計(jì)分析,提出了本文建議的矢跨比在1/8至1/4范圍內(nèi)凱威特型弦支穹頂結(jié)構(gòu)的塑性折減系數(shù)代表值Cp=0.471,用以評(píng)估材料非線性對(duì)結(jié)構(gòu)承載力的影響,進(jìn)而建議對(duì)于凱威特型弦支穹頂進(jìn)行彈性全過程分析時(shí),安全系數(shù)K可取4.18。為此類結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計(jì)及安全適用提供了依據(jù)。