考慮桿件缺陷的單層球面網(wǎng)殼動(dòng)力穩(wěn)定性分析.pdf

1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)具有自重輕、外形美觀、剛度大、承載能力好等特點(diǎn)。大多數(shù)單層網(wǎng)殼的設(shè)計(jì)通常是由穩(wěn)定性控制，即強(qiáng)度一般不起控制作用，這便使得關(guān)于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的問(wèn)題受到廣泛關(guān)注。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)對(duì)初始何缺陷的敏感性十分顯著，故而對(duì)考慮缺陷影響的研究一直都是穩(wěn)定分析的關(guān)鍵問(wèn)題。初始缺陷包括節(jié)點(diǎn)缺陷和桿件缺陷，國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)對(duì)在動(dòng)、靜荷載作用下，考慮節(jié)點(diǎn)缺陷的網(wǎng)殼穩(wěn)定性分析研究取得了許多理論成果，但到目前為止，桿件缺陷對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的動(dòng)力穩(wěn)定性能的影響還沒(méi)有涉及。
　

2、　本文采用正弦半波曲線形式的初彎曲來(lái)模擬桿件的初始缺陷，并通過(guò)對(duì)單桿分析確定單元?jiǎng)澐謹(jǐn)?shù)量以及初彎曲的幅值。以40m跨度K8型單層球面網(wǎng)殼為研究對(duì)象，用ANSYS分析軟件建立同時(shí)考慮桿件缺陷和節(jié)點(diǎn)缺陷的網(wǎng)殼模型。通過(guò)比例法調(diào)整Taft波三個(gè)方向的加速度，計(jì)算了不同加速度下考慮網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)幾何與材料非線性的動(dòng)力反應(yīng)，利用B-R準(zhǔn)則判定結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)特性。在考慮節(jié)點(diǎn)幾何缺陷的基礎(chǔ)上，對(duì)考慮與不考慮桿件缺陷的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的動(dòng)力穩(wěn)定性能進(jìn)行了對(duì)比分析;并且分

3、析了在單元精細(xì)劃分的情況下，桿件缺陷對(duì)分析結(jié)果的影響。在此基礎(chǔ)之上，分別對(duì)桿件取不同初彎曲幅值、初彎曲朝向和單桿出現(xiàn)動(dòng)力屈曲時(shí)，會(huì)對(duì)網(wǎng)殼動(dòng)力穩(wěn)定性能產(chǎn)生的影響進(jìn)行了較為系統(tǒng)的分析研究。分析結(jié)果表明，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)施加桿件缺陷后，排除桿件劃分的影響，結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定臨界加速度降低了10％左右。當(dāng)不考慮單元的精細(xì)劃分時(shí)，桿件缺陷將使網(wǎng)殼的動(dòng)力穩(wěn)定臨界加速度降低25％左右;單元的精細(xì)劃分對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定臨界加速度的降低有較大影響。通過(guò)對(duì)不同桿件初彎曲及彎

4、曲朝向影響的分析表明，在合理范圍內(nèi)適當(dāng)增大缺陷幅值對(duì)穩(wěn)定性影響不大，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)動(dòng)力穩(wěn)定承載力受桿件彎曲方向的影響也較小。通過(guò)研究桿件動(dòng)力屈曲對(duì)網(wǎng)殼動(dòng)力穩(wěn)定性能影響的分析結(jié)果表明，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)細(xì)比較大的桿件出現(xiàn)動(dòng)力屈曲后，降低了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力剛度，從而導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力失穩(wěn)。削弱失穩(wěn)點(diǎn)附近的桿件使其在結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)之前出現(xiàn)動(dòng)力屈曲，將會(huì)使結(jié)構(gòu)的動(dòng)力穩(wěn)定臨界加速度明顯降低，降低的程度與桿件所處的位置及桿件動(dòng)力屈曲出現(xiàn)的時(shí)間有關(guān)，桿件動(dòng)力屈曲發(fā)生的越早，