基于APDL參數(shù)化弦支穹頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)分析研究.pdf

1、弦支穹頂結(jié)構(gòu)是眾多桿件通過焊接螺栓球節(jié)點有規(guī)律排列連接的網(wǎng)狀外殼在撐桿、環(huán)向拉索和徑向拉桿的支撐下自身平衡的復(fù)合結(jié)構(gòu)。在體育館，博物館，大型商廈采光頂?shù)却罂缍冉Y(jié)構(gòu)越做越大導(dǎo)致設(shè)計困難同時成本直線上升的時候，弦支穹頂結(jié)構(gòu)應(yīng)運而生，以其優(yōu)越的結(jié)構(gòu)性能、較低的單位面積成本、優(yōu)美的外觀獲得設(shè)計師的青睞。本文通過分析凱威特模型在靜力和動力兩方面特性來了解弦支穹頂結(jié)構(gòu)性能。
　　本文使用編制ANSYS的APDL語言程序?qū)崿F(xiàn)穹頂?shù)膮?shù)化幾何建模

2、，通過計算求得7圈環(huán)索預(yù)應(yīng)力比值，指出不同桿件使用正確的有限元單元的依據(jù)，為幾何建模一些關(guān)鍵的參數(shù)提供依據(jù)。通過提出弦支穹頂預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)特殊性，編寫APDL語言實現(xiàn)形態(tài)分析,尋找設(shè)計好的預(yù)應(yīng)力平衡態(tài)對應(yīng)的放樣態(tài)幾何坐標(biāo)和環(huán)索初始缺陷，建立具有預(yù)應(yīng)力的有限元模型，以此模型為分析起點為后續(xù)靜力學(xué)分析和動力學(xué)分析分析奠定基礎(chǔ)。本文在求索預(yù)應(yīng)力時考慮了以上部網(wǎng)殼桿件最大應(yīng)力盡可能小的優(yōu)化過程,在近似預(yù)應(yīng)力計算結(jié)果基礎(chǔ)上，通過編寫優(yōu)化文件分兩次優(yōu)化

3、平衡態(tài)下預(yù)應(yīng)力的取值，得到優(yōu)化解同時不改變新預(yù)應(yīng)力平衡態(tài)下網(wǎng)殼的形狀，改善初步設(shè)定的預(yù)應(yīng)力設(shè)計值，使最終有限元模型更趨于合理化。
　　利用ANSYS強大的非線性計算能力分析弦支穹頂結(jié)構(gòu)靜力性能表現(xiàn)，總結(jié)其在不同荷載、預(yù)應(yīng)力、支座約束、矢跨比、跨度參數(shù)下變化規(guī)律。用數(shù)據(jù)解釋了引入的下部索撐為上部網(wǎng)殼帶來的好處，同時用數(shù)據(jù)揭示弦支穹頂在不同部位線性和非線性特性的分布。分析其在工作狀態(tài)下同類桿件內(nèi)力變化趨勢，進一步了解弦支穹頂靜力性能具

4、體表現(xiàn)。
　　本文考慮了預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)幾何剛度矩陣所乘荷載因子的特殊性，編寫APDL語言實現(xiàn)尋找適當(dāng)?shù)暮奢d使其荷載因子基本不受預(yù)應(yīng)力的干擾，用求得的臨界荷載分析其在不同矢跨比和跨度下穩(wěn)定系數(shù)變化趨勢。分析其非線性屈曲過程引入了臨界荷載下特征屈曲模態(tài)的缺陷，通過不同缺陷引入量，對比出弦支穹頂對缺陷的敏感性，再進一步分析其不同的荷載、高跨比、預(yù)應(yīng)力情況下的極限荷載能力，同時觀察其屈曲平衡狀態(tài)變化，總結(jié)出弦支穹頂受力變形過程規(guī)律，為改善結(jié)

5、構(gòu)提供進一步依據(jù)。
　　本文利用ANSYS模態(tài)分析過程得到弦支穹頂自振特性在不同荷載、預(yù)應(yīng)力、支座約束、矢跨比、跨度參數(shù)下變化規(guī)律，總結(jié)出弦支穹頂自身動力學(xué)特性的規(guī)律。采用時程分析法研究弦支穹頂在水平和豎向地震激勵下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，通過單個算例計算分析不同位置桿件內(nèi)力在水平和豎向地震之間對比，以及不同位置節(jié)點在兩個地震激勵下位移時程曲線對比，初步得到弦支穹頂在地震激勵下受力規(guī)律，最后統(tǒng)計各類桿件地震系數(shù)在不同荷載、跨度和預(yù)應(yīng)力下的水平