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节点刚度对网壳结构稳定影响的研究

苏玉红

   网壳结构受力合理,能跨越较大的空间,具有广阔的发展前景。稳定问题向来是钢结构设计的一个重点,也是单层网壳结构设计所要考虑的最主要的因素。 网壳结构的节点连接方式很多,但不论采用哪种连接方式,节点总是具有一定的连接刚度,节点的大小和连接刚度是影响单层网壳屈曲的重要因素之一。传统的网壳结构分析较少注意到节点刚度对结构稳定的影响,在工程设计中常常为了分析的方便,对单层网壳大多把节点当成理想刚接,而双层网壳大多把节点考虑成铰接。但实际上,杆件连接处的节点刚度都是介于完全刚性与理想铰接之间,将节点连接按半刚性处理才是最合理的,因此考察节点刚度对网壳结构稳定承载力的影响具有重要的理论研究意义和工程实用价值。 本文首先综述了网壳结构的稳定分析理论的研究现状,详细介绍了非线性后屈曲路径最有效的跟踪方法—弧长法,详细分类研究了国内外典型的半刚性连接构件的单元模型和节点连接模型,在此基础上提出了本文所采用的半刚性连接模型,并推导了该半刚性连接模型的刚度矩阵,并就半刚节点模型的具体计算机实施设计了算法。 在具体建立网壳结构的有限元计算模型时,采用通用有限元软件ANSYS,并通过ANSYS的二次开发技术,加上本文提出的半刚节点的实施技术,有效地模拟了半刚性网壳结构的稳定分析。文章通过研究几何非线性的多个算例,对这些算例进行了分析与比较,得到一系列可随节点刚度变化的稳定承载力,并分析了节点刚度对网壳稳定承载力的影响。 文章最后,通过一个试验的研究,以及对试验模型的非线性有限元屈曲分析,得出了与试验较为一致的数值模拟结果,表明本文提出的半刚性节点模型是正确可行的,对工程上网壳结构稳定分析具有指导意义。……   
[关键词]:网壳;稳定;半刚性连接;非线性;弧长法;有限元
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:东南大学2005年