網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)二階彈性精細(xì)化分析方法.pdf

1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是大跨空間結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式。目前，關(guān)于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的分析模型和計(jì)算方法并不成熟，為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在靜力荷載作用下的二階彈性精細(xì)化分析，有必要對(duì)其分析模型及計(jì)算方法進(jìn)行全面、系統(tǒng)、深入的分析研究。鑒于此，本文在國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)固體力學(xué)理論，采用非線性有限元法，對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的二階彈性分析模型和計(jì)算方法進(jìn)行了研究。
　　 本文從有限變形理論的基礎(chǔ)出發(fā)，總結(jié)了網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)體系非線性分析的力學(xué)基礎(chǔ)，拋棄傳統(tǒng)的位移多次插

2、值理論，基于梁柱理論，推導(dǎo)出精確反映變形位移的插值函數(shù)和單元?jiǎng)偠染仃?，建立了考慮拉壓、彎、剪、扭多因素耦合作用下空間三維梁柱單元的位移表達(dá)式。通過單獨(dú)推導(dǎo)沒有軸力影響的單元插值函數(shù)，解決了初始增量荷載步作用下桿軸力為零時(shí)插值函數(shù)不適用的問題。
　　 本文提出了適用于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)二階彈性分析的兩節(jié)點(diǎn)12自由度梁單元分析力學(xué)模型，該模型包含了弓形效應(yīng)、軸向變形與彎曲、軸向變形與剪切、軸力與扭轉(zhuǎn)、雙向彎曲及彎扭耦合效應(yīng)，反映了軸向變形、剪

3、切變形、雙向彎曲、扭轉(zhuǎn)及其各耦合作用。在增量理論的基礎(chǔ)上，利用虛功方程推導(dǎo)出單元切線剛度矩陣，該表達(dá)式接近滿陣，反映了各種變形間的耦合影響。在兩節(jié)點(diǎn)12自由度單元的精確分析模型基礎(chǔ)上，采用UL法描述下的坐標(biāo)變換理論，并引入單元桿端力和桿端位移的物理關(guān)系，從而得到網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的精細(xì)化分析力學(xué)模型和二階彈性分析方法。
　　 在精確梁單元研究基礎(chǔ)上，本文采用荷載增量法，用MATLAB編寫了非線性計(jì)算程序。針對(duì)穩(wěn)定插值函數(shù)在單元軸力變號(hào)時(shí)需