基于几何非线性有限元的膜结构找形分析

来源 :郑州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dizenxu
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
膜结构是现代空间结构体系的一个重要分支,凭借丰富多彩的造型、适宜的经济性、优异的建筑和结构特性,从其诞生就迅速在世界各地发展起来。与传统结构设计不同,膜结构设计主要包括四个阶段:方案设计、找形分析、荷载分析、裁剪分析。其中,找形分析是膜结构工程设计的基础和关键,关系到整个结构体系是否合理、经济、美观。本文在总结国内外膜结构找形分析研究现状的基础上,基于几何非线性有限元理论对膜结构的找形分析作了系统的研究,主要研究内容如下:首先,介绍了几何非线性有限元的基本理论,按照U.L式推导了用于膜结构找形分析的三角形膜单元和两点直杆索单元的几何非线性有限元基本方程。选择了求解膜结构非线性有限元方程的合理迭代方法和收敛准则,加快了迭代收敛速度,提高了找形计算效率。其次,基于几何非线性有限元理论,创新地提出了膜结构找形的全新设计法——“形”“态”结合法,采用支座提升方式和温度作用对膜施加初始预应力来得到预求的膜结构形状,实现了膜结构“形”和“态”的结合,能够准确、快速地进行膜结构的找形分析。并在“形”“态”结合找形方法基础上,引入膜结构下部支承体系,提出了考虑支承体系的协同找形方法,以探讨支承体系对找形分析的影响程度。再次,给出了“形”“态”结合找形方法和协同找形方法在ANSYS上的实现过程和关键处理,为今后膜结构找形分析提供软件使用上的参考。最后,根据“形”“态”结合找形方法和实现过程,借助ANSYS对三类不同类型的膜结构工程实例(刚柔性组合支承膜结构、骨架式膜结构、封闭式组合膜结构)进行了找形分析,验证该法的合理性和有效性;然后在此基础上,按照协同找形分析的方法,采用ANSYS分别对上述三类不同类型膜结构工程进行了考虑支承体系的协同找形分析,并与无支承的找形结果进行比较,明确了协同找形的意义,为类似膜结构工程找形分析提供了参考。
其他文献
复杂结构是指受力复杂、施工工期长、施工过程复杂、并且施工过程对结构最终的内力和变形有很大影响的结构,主要包括高层、超高层结构和大跨结构等。随着建筑技术和国民经济的
学位
工程预制管桩凭借其施工方便,造价低,技术简单的优点在工程中被广泛推广应用。变截面管桩是在等截面管桩的基础上提出的一种管桩,即能发挥管桩在施工上的优势,又能兼顾地层特
近二十年来纤维增强塑料(fiber-reinforced plastic/polymer,FRP)以其轻质、高强、耐腐、抗疲劳等诸多优于建筑钢材的特点,在各国被广泛应用于结构加固工程。“表层嵌贴”(ne
随着我国高等级公路的快速发展,路面早期损害问题也越来越突出。2005年交通部开展西部交通科技建设项目--重载交通长寿命沥青路面关键技术研究这一项目。本文以此项目为依托,对
红黏土在我国西部地区广有分布,因其不良物理力学、水理性质而被归为不良土。随着西部地区基础建设的加快,工程中常会遇到红黏土,如何利用其作为路基持力层、路基填料等问题
本文通过ANSYS软件,采用分离式建模的方式,对压弯构件(剪力墙、柱子)进行了抗震性能的有限元模拟分析,并将有限元模拟结果与理论结果、试验结果进行了对比。同时,还建立了HPF
随着混凝土结构预制技术的逐渐成熟,预制构件被广泛应用于土木工程中,其中运用于高速公路路基边坡防护与排水工程的小型预制构件尤为突出。骨架护坡结构根据形状不同,可分为
本文以江西丰龙矿北翼-800m采区回风石门作为工程背景,计算了深部巷道围岩压力,分析了深部巷道围岩失稳原因,在此基础上提出分步联合支护方案,实践表明分步联合支护方案效果
学位