基于有限質(zhì)點(diǎn)法的懸索結(jié)構(gòu)索網(wǎng)體系找形及破壞研究.pdf

1、懸索結(jié)構(gòu)高柔、強(qiáng)非線性、易成機(jī)構(gòu)，傳統(tǒng)的有限元分析方法很難準(zhǔn)確模擬其破壞全過(guò)程。本文基于有限質(zhì)點(diǎn)法，用MATLAB自編程序?qū)宜鹘Y(jié)構(gòu)索網(wǎng)體系從找形，到找零應(yīng)力狀態(tài)，到載荷，到超載破壞的全過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬和分析。具體來(lái)說(shuō)，本文的主要貢獻(xiàn)與結(jié)論如下：
　　1.將有限質(zhì)點(diǎn)法的理論應(yīng)用于懸索結(jié)構(gòu)找形分析中，并通過(guò)算例驗(yàn)證了方法的有效性和可靠性。用有限質(zhì)點(diǎn)法對(duì)懸索結(jié)構(gòu)進(jìn)行找形時(shí)，集合了動(dòng)力松弛法和非線性有限單元法的優(yōu)勢(shì)——采用與動(dòng)力松弛法

2、一致的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程和虛擬阻尼，采用與非線性有限單元法一致的“小彈性模量技術(shù)”。
　　2.將有限質(zhì)點(diǎn)法的理論應(yīng)用于懸索結(jié)構(gòu)逆向分析中，為后續(xù)的載荷分析做準(zhǔn)備。有限質(zhì)點(diǎn)法求解索原長(zhǎng)時(shí)無(wú)需迭代，只需將結(jié)構(gòu)的初始形態(tài)和真實(shí)物理量代入有限質(zhì)點(diǎn)法的一般求解流程中并將支座約束去掉即可。
　　3.將有限質(zhì)點(diǎn)法的理論應(yīng)用于懸索結(jié)構(gòu)載荷分析中，并通過(guò)算例驗(yàn)證了方法的有效性和可靠性。算例分析表明，在一定的荷載形式和載荷范圍內(nèi)，懸索結(jié)構(gòu)的“形”“態(tài)

3、”良好，性能穩(wěn)定，荷載-位移曲線呈線性，是比較理想的承重結(jié)構(gòu)。
　　4.將有限質(zhì)點(diǎn)法的理論應(yīng)用于懸索結(jié)構(gòu)索網(wǎng)體系的破壞分析中，并通過(guò)“能量守恒”驗(yàn)證了結(jié)果的合理性。超載破壞模擬分析結(jié)果表明：懸索結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力鞍形索網(wǎng)體系有兩個(gè)薄弱部位：一是支座附近，二是索網(wǎng)中心附近，前者內(nèi)力大易發(fā)生材料破壞，后者動(dòng)力效應(yīng)明顯易發(fā)生幾何破壞。斷索模擬分析結(jié)果表明：承重索的斷裂會(huì)讓結(jié)構(gòu)局部成機(jī)構(gòu)，不再適合繼續(xù)承載；承重索和穩(wěn)定索的斷裂都會(huì)使索網(wǎng)的部分構(gòu)件