新型鋁合金蜂窩板單層組合網殼的穩(wěn)定性試驗研究.pdf

1、空間網格結構的穩(wěn)定問題一直被認為是該類結構最需要解決的關鍵問題之一，因此，單層網殼結構的穩(wěn)定性問題始終成為該領域的研究熱點，而單層鋁合金組合網殼相比鋼網殼結構更加輕而柔，自然對穩(wěn)定問題更為敏感。但現有文獻的研究對象大都針對鋼網殼或鋁合金網殼結構。為此本文針對由輕質高強的鋁合金蜂窩板參與協同工作的新型單層鋁合金組合網殼結構的穩(wěn)定性開展試驗研究。結果表明該類結構的受力行為、失穩(wěn)模態(tài)、破壞機理和極限承載力，均有別于一般的單層鋁合金網殼。本文的

2、主要研究內容和結論如下:
　　(1)由于蜂窩板的內部構造比較復雜，實際工程中若對蜂窩板按實體建模進行有限元分析的工作量非常龐大。此外，蜂窩芯與面板接觸部位的不規(guī)則也容易導致剛度矩陣的奇異。為了能對蜂窩板進行高效而可靠的計算分析，就必須對蜂窩板進行合理的簡化、等效。本文針對三明治夾芯板理論、蜂窩板理論和等效板理論三類等效方法，從靜力變形和模態(tài)頻率兩個方面，與按蜂窩板實際構造建模的有限元分析結果進行對比研究，討論三類等效方法的優(yōu)劣，為

3、今后在計算整體模型時蜂窩板的簡化分析提供依據。分析結果表明，蜂窩板理論相對精度較高，更適合實際工程中的蜂窩板簡化分析。
　　(2)單層鋁合金組合網殼結構是一種缺陷敏感型結構，在穩(wěn)定承載力分析時，必須考慮缺陷的影響。分析表明，單層鋁合金組合網殼結構的最低階屈曲模態(tài)并不都能反映結構的幾何缺陷分布形式，因此，一致缺陷模態(tài)法得到的并不都是結構的最小臨界荷載。
　　(3)針對六個單層鋁合金組合網殼結構的試驗模型，運用基于高斯分布的隨機

4、缺陷模態(tài)法，對單層鋁合金組合網殼結構的缺陷敏感性以及臨界荷載，分別進行200個樣本的非線性穩(wěn)定分析。結果表明，運用隨機缺陷模態(tài)法的計算結果與試驗實測結果吻合良好，誤差均在10％以內。今后在對大型工程結構分析時，隨機缺陷取100個樣本基本可滿足一般的工程精度要求。
　　(4)試驗研究與有限元分析均表明，單層鋁合金組合網殼結構由于蜂窩板參與結構共同工作，受力性能得到顯著改善，其穩(wěn)定承載力至少比無板網殼結構提高了16％，并且對缺陷的敏感

5、程度要比無板鋁合金網殼結構小。
　　(5)現行的《網殼結構技術規(guī)程》中對初始幾何缺陷的限值，主要是針對無板網殼結構的，為定量探究新型單層鋁合金組合網殼的缺陷允許極值，本文對19200個單層鋁合金組合網殼算例的計算分析后，發(fā)現當初始幾何缺陷值達到跨度的3/1000左右時其影響才充分體現出來，從偏于安全角度考慮，在對單層鋁合金組合網殼結構穩(wěn)定承載力分析時，建議取缺陷最大值為網殼跨度的3/1000。為今后制定單層鋁合金組合網殼結構的技術