考虑杆件缺陷的单层球面网壳动力稳定性分析

来源 :河北农业大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:davidfeng2009
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网壳结构具有自重轻、外形美观、刚度大、承载能力好等特点。大多数单层网壳的设计通常是由稳定性控制,即强度一般不起控制作用,这便使得关于结构稳定的问题受到广泛关注。网壳结构对初始何缺陷的敏感性十分显著,故而对考虑缺陷影响的研究一直都是稳定分析的关键问题。初始缺陷包括节点缺陷和杆件缺陷,国内外文献对在动、静荷载作用下,考虑节点缺陷的网壳稳定性分析研究取得了许多理论成果,但到目前为止,杆件缺陷对网壳结构的动力稳定性能的影响还没有涉及。本文采用正弦半波曲线形式的初弯曲来模拟杆件的初始缺陷,并通过对单杆分析确定单元划分数量以及初弯曲的幅值。以40m跨度K8型单层球面网壳为研究对象,用ANSYS分析软件建立同时考虑杆件缺陷和节点缺陷的网壳模型。通过比例法调整Taft波三个方向的加速度,计算了不同加速度下考虑网壳结构几何与材料非线性的动力反应,利用B-R准则判定结构的失稳特性。在考虑节点几何缺陷的基础上,对考虑与不考虑杆件缺陷的网壳结构的动力稳定性能进行了对比分析;并且分析了在单元精细划分的情况下,杆件缺陷对分析结果的影响。在此基础之上,分别对杆件取不同初弯曲幅值、初弯曲朝向和单杆出现动力屈曲时,会对网壳动力稳定性能产生的影响进行了较为系统的分析研究。分析结果表明,网壳结构施加杆件缺陷后,排除杆件划分的影响,结构整体稳定临界加速度降低了10%左右。当不考虑单元的精细划分时,杆件缺陷将使网壳的动力稳定临界加速度降低25%左右;单元的精细划分对网壳结构稳定临界加速度的降低有较大影响。通过对不同杆件初弯曲及弯曲朝向影响的分析表明,在合理范围内适当增大缺陷幅值对稳定性影响不大,网壳结构动力稳定承载力受杆件弯曲方向的影响也较小。通过研究杆件动力屈曲对网壳动力稳定性能影响的分析结果表明,网壳结构长细比较大的杆件出现动力屈曲后,降低了结构的动力刚度,从而导致了结构的动力失稳。削弱失稳点附近的杆件使其在结构整体失稳之前出现动力屈曲,将会使结构的动力稳定临界加速度明显降低,降低的程度与杆件所处的位置及杆件动力屈曲出现的时间有关,杆件动力屈曲发生的越早,结构的动力稳定承载力则会下降的越多。
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