單層雙曲拋物面網(wǎng)殼的建模方法及力學(xué)特性研究.pdf

1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)良好的力學(xué)特性及形式各異的外觀造型使它們逐漸成為一個(gè)城市，甚至一個(gè)國(guó)家的標(biāo)志。大部分專家和學(xué)者著重研究球面網(wǎng)殼、橢圓拋物面網(wǎng)殼等正高斯曲率網(wǎng)殼，使這類網(wǎng)殼的力學(xué)理論越來(lái)越成熟。相比而言，人們對(duì)單層雙曲拋物面網(wǎng)殼等負(fù)高斯曲率網(wǎng)殼的力學(xué)特性研究還不夠充分。
　　 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)由于桿件數(shù)量龐大，節(jié)點(diǎn)數(shù)目繁多，加上本身就是呈現(xiàn)幾何非線性的外觀形式，使得其模型的建立存在一定的難度。根據(jù)單層雙曲拋物面網(wǎng)殼自身的特性，參照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范設(shè)定尺寸

2、大小，引入Maple計(jì)算軟件編程求解出網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)所有節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值，代入Ansys有限元分析軟件實(shí)現(xiàn)單層雙曲拋物面網(wǎng)殼的快速準(zhǔn)確建模。通過(guò)對(duì)比分析證明運(yùn)用該類方法建立網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)模型完全達(dá)到設(shè)計(jì)與施工的要求。同時(shí)通過(guò)建立其他形式網(wǎng)殼模型證明了該方法具有全面性和推廣性。
　　 考慮網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的矢跨比、長(zhǎng)跨比、邊梁側(cè)向剛度等結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)單層雙曲拋物面網(wǎng)殼力學(xué)特性的影響。利用最小二乘法擬合出該網(wǎng)殼的極限荷載計(jì)算公式，將其結(jié)果與有限元結(jié)果進(jìn)行比較，

3、證明了該公式具有誤差小、計(jì)算簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，具有較好的實(shí)用價(jià)值。
　　 利用基于有矩理論的擬殼法對(duì)單層雙曲拋物面網(wǎng)殼力學(xué)特性進(jìn)行研究。首先將單層雙曲拋物面網(wǎng)殼的網(wǎng)格單元?jiǎng)澐殖筛采w物單元以及桿單元，對(duì)結(jié)構(gòu)的薄膜剛度進(jìn)行修正；其次建立該網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的基本微分方程；再次利用基于薄膜理論的擬殼法得出該網(wǎng)殼的內(nèi)力求解公式，該公式作為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)基本微分方程的特解；最后求解網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)基本微分方程的通解，綜合方程的特解得到單層雙曲拋物面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)基本微分方程