臨界缺陷模態(tài)法在網(wǎng)殼缺陷敏感性分析中的應(yīng)用.pdf

1、大量的工程實(shí)踐和理論分析證實(shí)，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)往往會(huì)由于對(duì)初始缺陷的敏感性，而在小幅初始缺陷作用下導(dǎo)致明顯的極限承載力下降。因此，網(wǎng)殼的缺陷敏感性問題一直以來都受到研究人員的重視，在網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的規(guī)范制訂過程中也引入了相關(guān)的考慮。目前，在初始節(jié)點(diǎn)位移缺陷對(duì)網(wǎng)殼靜力穩(wěn)定的影響方面所采用的研究方法有隨機(jī)缺陷模態(tài)法、一致缺陷模態(tài)法和迭代缺陷模態(tài)法，都屬于先驗(yàn)性的試算方法。 這些方法沿襲了求解結(jié)構(gòu)非線性平衡方程的平衡路徑跟蹤技術(shù)和非線性代數(shù)方程組的

2、求解技術(shù)，這些技術(shù)被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)分析的各個(gè)領(lǐng)域，也被用于研究結(jié)構(gòu)的初始缺陷敏感問題。然而，作為一種數(shù)值計(jì)算方法，在運(yùn)用平衡路徑跟蹤技術(shù)分析結(jié)構(gòu)承載力時(shí)，結(jié)構(gòu)的初始條件必須是已知的，因此決定了在研究缺陷敏感問題時(shí)必須首先賦予結(jié)構(gòu)已知的初始缺陷。所以最不利初始缺陷往往是通過大量的舉例或者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來取得的。通過這些方法求得的缺陷模態(tài)在實(shí)際工程中有一定的價(jià)值，但不能比較深入揭示缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)作用的機(jī)理。本文從臨界點(diǎn)勢(shì)能函數(shù)的攝動(dòng)這個(gè)角度來考慮網(wǎng)殼

3、結(jié)構(gòu)的缺陷敏感問題，稱為臨界缺陷模態(tài)法。在彈性范圍內(nèi)，針對(duì)桿、梁?jiǎn)卧问降木W(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，分別探討結(jié)構(gòu)中單個(gè)節(jié)點(diǎn)的初始位移缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響和結(jié)構(gòu)中多個(gè)節(jié)點(diǎn)的初始位移缺陷組合對(duì)結(jié)構(gòu)性的影響。研究中發(fā)現(xiàn)不同節(jié)點(diǎn)的初始位移缺陷對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)極限承載力的影響有時(shí)會(huì)截然不同。當(dāng)初始位移缺陷模態(tài)與臨界缺陷模態(tài)一致時(shí)，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的極限承載力下降最快，當(dāng)缺陷模態(tài)與臨界缺陷模態(tài)正交時(shí)，結(jié)構(gòu)的承載力受影響不大。而且，臨界缺陷模態(tài)比一致缺陷模態(tài)對(duì)結(jié)構(gòu)極限承載力影響

4、更大，證實(shí)了該方法的先進(jìn)性。多個(gè)算例的分析結(jié)果證明該方法在理論推導(dǎo)上是正確的，在實(shí)踐上是可行的。本文可為指導(dǎo)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)安裝提供參考，以避免出現(xiàn)最不利初始位移缺陷。 然而，因?yàn)樵谶@方面的研究還不夠成熟，臨界缺陷模態(tài)法的廣泛運(yùn)用仍然面臨幾個(gè)問題：一是非線性平衡方程求解技術(shù)在準(zhǔn)確度方面的進(jìn)一步完善，二是多模態(tài)對(duì)結(jié)構(gòu)缺陷敏感性作用機(jī)理的解決；三是臨界缺陷模態(tài)法應(yīng)用范圍的確定。 盡管目前在臨界缺陷模態(tài)法的應(yīng)用上還存在一些問題，但仍不