球面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性及其風(fēng)荷載響應(yīng)研究.pdf

1、本文為了適應(yīng)球面網(wǎng)殼向超大跨度發(fā)展的需要，將巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)概念和傳統(tǒng)球面網(wǎng)殼相結(jié)合，提出了一種新的結(jié)構(gòu)形式——球面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，并以肋環(huán)型球面巨型網(wǎng)格為主要研究對(duì)象對(duì)其形體構(gòu)成、動(dòng)力特性以及風(fēng)荷載作用下的力學(xué)性能等方面進(jìn)行了研究，主要包括以下內(nèi)容： 研究了肋環(huán)型球面巨型網(wǎng)格主體結(jié)構(gòu)的具體構(gòu)成形式、幾何拓?fù)潢P(guān)系，總結(jié)了相應(yīng)的形體控制參數(shù)；對(duì)子結(jié)構(gòu)的形式及其與主體結(jié)構(gòu)的連接進(jìn)行了分析；描述了自動(dòng)成形過(guò)程，使用AutoCAD 環(huán)境下的V

2、isual C++二次開發(fā)工具編制了相應(yīng)的自動(dòng)成形程序，利用外部文本文件與有限元分析軟件ANSYS 實(shí)現(xiàn)了接口并編制了網(wǎng)格結(jié)構(gòu)風(fēng)振時(shí)程分析所必需的幾個(gè)前處理程序，討論了結(jié)構(gòu)支承方式。 研究了風(fēng)荷載的基本特性，包括平均風(fēng)的平均風(fēng)速剖面、平均風(fēng)速與風(fēng)壓的關(guān)系、脈動(dòng)風(fēng)的頻譜特性及其空間相干函數(shù)等，引入準(zhǔn)定常假設(shè)將脈動(dòng)風(fēng)速轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)物上的脈動(dòng)風(fēng)壓。 采用了由Iwatani 提出的AR 模擬方法，在Matlab 環(huán)境下編制了可以

3、計(jì)算具有空間和時(shí)間相關(guān)性的多個(gè)空間三維點(diǎn)的風(fēng)速時(shí)程的程序，解決了求解相關(guān)函數(shù)在Matlab 里的實(shí)現(xiàn)以及如何選取AR 法的參數(shù)合適值的問(wèn)題。對(duì)生成的隨機(jī)風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行譜分析，將得出的功率譜與目標(biāo)功率譜進(jìn)行對(duì)比，證明了程序的可信性。 回顧了結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性、風(fēng)振反應(yīng)分析的基本理論，包括子空間迭代法求解結(jié)構(gòu)特征方程、時(shí)程分析法求解風(fēng)振響應(yīng)以及多自由度線性體系在Rayleigh 阻尼下的平穩(wěn)隨機(jī)反應(yīng)，概述了各方法的計(jì)算過(guò)程和特點(diǎn)。根據(jù)隨機(jī)

4、振動(dòng)的理論，得出隨機(jī)脈動(dòng)風(fēng)作用下球面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)在線性范圍的響應(yīng)均值的統(tǒng)計(jì)特征。 研究了球面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的基本自振特性，包括主體結(jié)構(gòu)單獨(dú)承載及其與子結(jié)構(gòu)協(xié)同承載兩種情況下的自振頻譜規(guī)律、結(jié)構(gòu)前面若干低階振型特征等；就球面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的構(gòu)成參數(shù)變化時(shí)結(jié)構(gòu)自振頻譜的變化規(guī)律進(jìn)行了研究。 研究了球面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)平均風(fēng)作用下結(jié)構(gòu)靜力特性，用隨機(jī)振動(dòng)理論進(jìn)行了球面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的算例驗(yàn)證，討論了內(nèi)力風(fēng)振系數(shù)及位移風(fēng)振系數(shù)的定義并提