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结构理论是分析结构的材料软化规律及过程的理论。结构在外荷载作用下产生弹、塑性变形直至破坏,材料软化的过程在经典的材料力学,弹塑性力学,结构力学中,从杆件到杆件体系加以研究。而结构的另外一种破坏形式是几何软化,几何软化包括结构可能出现的几何可变或瞬变或刚体位移,结构的屈曲,倾覆或松弛。在空间格构结构中,因几何软化而导致的结构破坏的主要形式是结构的屈曲。而关于结构中几何软化的研究,在传统的分析理论中是无法得到有效的解决,因为几何软化而引起的几何变位已经不属于弹塑性变形,对于几何软化而导致的几何变位应在机构理论中加以研究或解决。
作者在本文中首先总结了大型空间格构结构的基本概念,讨论了在材料软化分析中所采用的基本理论和方法,研究了建立这些基本理论和方法的假定以及在空间格构结构常用的建模中所必须进行的向量变化以及斜边界和病态问题。
作者在本文中研究了大型空间格构结构尤其是单层网壳结构的屈曲理论和方法,在总结讨论柯依特理论的基础上回顾了目前比较普遍采用的基于比例加载的全过程分析;研究了基于几何位移分析的结构理论,建立了平衡方程、临界平衡方程和不平衡方程,在此基础上,提出了基于几何软化的屈曲理论和方法,给出了屈曲路线跟踪分析的过程和算法。算例表明采用本文提出的屈曲理论和方法可以对可能发生极值点屈曲类型的结构上下临界荷载进行分析,而对于分支类型的结构也可以分析其分支荷载以及最小分支荷载,同时在本文中还对影响单层网壳结构屈曲的因素进行了讨论和分析。
本文研究的成果和结论可供实际工程设计时参考采用。