單層球面網(wǎng)殼在沖擊荷載下的動力響應(yīng)與失效模式研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人們對建筑結(jié)構(gòu)功能和舒適度要求的提高，大跨空間結(jié)構(gòu)，特別是網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，已作為各地的標(biāo)志性建筑物得到越來越廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí)沖擊現(xiàn)象也隨之增加，并且沖擊荷載具有短時(shí)超強(qiáng)、破壞力極大的特點(diǎn)。而正是由于此類結(jié)構(gòu)重要的政治、經(jīng)濟(jì)意義，并且破壞后果十分嚴(yán)重，所以對于大跨空間結(jié)構(gòu)在沖擊荷載作用下的災(zāi)害性研究也成為當(dāng)今科技發(fā)展的熱點(diǎn)問題。特別是在9.11事件后，人們對沖擊荷載作用下結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)與失效模式更為關(guān)注。
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2、文首先介紹了Hamilton變分原理、結(jié)構(gòu)動力學(xué)基本方程的推導(dǎo)以及求解非線性問題的中心差分法，該方法也是求解沖擊問題的通用有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA所采用的方法。然后對ANSYS/LS-DYNA在求解沖擊問題中的單元類型、材料模型和接觸類別等問題進(jìn)行詳細(xì)說明，提出了一種適合于沖擊荷載作用下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)分析模型的建模方法；并通過與典型算例的解析值進(jìn)行對比，驗(yàn)證了有限元軟件求解沖擊問題時(shí)各項(xiàng)設(shè)置的正確性。在此基礎(chǔ)上，利用ANSYS

3、/LS-DYNA軟件對沖擊荷載作用下的60m跨度的K8型單層球面網(wǎng)殼進(jìn)行了分析，通過考察結(jié)構(gòu)的變形全過程以及結(jié)構(gòu)內(nèi)部的損傷發(fā)展情況，定義了單層球面網(wǎng)殼在沖擊荷載下的四種失效模式：低速輕度損傷、結(jié)構(gòu)局部凹陷、結(jié)構(gòu)整體倒塌、高速沖切破壞。同時(shí)分析了各種失效模式中的動力響應(yīng)（節(jié)點(diǎn)位移、沖擊力、桿件應(yīng)力）規(guī)律，并進(jìn)行了相互的比較。在失效模式研究的基礎(chǔ)上，通過改變沖擊物質(zhì)量、沖擊速度、沖擊點(diǎn)位置、沖擊角度、網(wǎng)殼屋面荷載、矢跨比以及初始缺陷等荷載與