基于ANSYS的平板网架结构静动力特性分析

摘要

平板网架是通过杆件规则叠加而形成的一种空间结构形式，网架节点是按照空间形式规则，将杆件组成一体。近些年我国煤炭产量显著增加，为满足电厂的实际需要，全国许多工厂都应用网架形式的储煤棚。空间网格结构，在实际应用中力学性能表现优良，同时具有施工机械化、生产周期短的性能，故被广泛应用在储煤棚，展览馆，火车站等建筑中。本文通过实际工程项目分析研究平板网架的静态特性，动态特性。主要内容有:
　　1.通过有限元分析软件ANSYS构建空间网架结构的储煤棚的三维空间模型。按照实际荷载状况，结合最不利的组合情况，分析其受力后的变形特性及力学特性。
　　2.通过实际模型的静力分析，以用钢量建立工程分析函数，在网架的杆件尺寸，强度、刚度和稳定方面以及整体高度设置边界约束条件进行深入的数值计算分析，达到对整体结构的最优化设计。
　　3.空间网架结构跟传统钢结构相比，具有静力荷载下力学分析繁琐复杂，动力荷载下（如地震波的作用）运动形式多变的特点，造成实际计算难度大。但随着计算机在大规模数值、几何分析的应用，相应软件的研发不断完善，利用有限元分析方法在大跨空间网架应用逐渐完善。
　　本文基于实际的储煤棚工程，使用有限元分析软件ANSYS，对其进行加载数值分析，得到其静力及动力分析数据，获得网架杆件中的最大应力、最大挠度。通过模拟地震波分析，得出最不利振型下的结构具体节点的动力响应及动力学特性，为进一步优化设计提供依据。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 背景及意义

1．2 网架结构的特点和分类

1．2．1 网架结构的特点

1．2．2 网架结构的分类

1．3 网架结构分析理论现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 本文研究内容

第2章 平板网架设计原理

2．1 综述

2．2 网架结构计算假定及计算方法类别

2．2．1 网架结构分析的力学假定

2．2．2 网架结构的计算方法类别

2．3 平板网架有限元计算分析理论

2．4 平板网架优化设计理论

2．4．1 优化设计基本概念

2．4．2 优化数学模型

2．4．3 优化设计方法

2．5 本章小结

第3章 平板网架结构参数化建模及静力分析

3．1 平面网格结构设计的基本参数

3．1．1 平板网架单元网格尺寸与跨高比

3．1．2 平板网架整体高度的确定

3．1．3 网架杆件应力和整体挠度的控制

3．2 网架杆件的设计选取

3．3 有限元分析软件ANSYS简介

3．4 平板网架结构实例分析

3．4．1 工程实例概况

3．4．2 结构参数化建模

3．4．3 工程结构数学模型计算

3．4．4 工程结构数学模型计算输出

3．4．5 网架静力特征分析

3．5 本章小结

第4章 平板网架结动力特性与抗震性能分析

4．1 平板网架动力特性分析

4．1．1 平板网架的动力特性分析

4．1．2 平板网架的自振特性

4．2 平面网架抗震理论分析

4．2．1 网格结构抗震计算的基本假定

4．2．2 网架的振动方程

4．3 网架的振动模态特征

4．4 网架地震作用瞬态动力响应分析

4．5 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士期间发表的论文