基于APDL的网壳结构优化设计及瞬时动力响应分析

摘要

近年来，空间网壳结构由于其良好的机械性能、抗震性能好、工业化程度高，更好的燃油性能，和其他诸多优点，而被广泛应用于影院、加油站、体育场和其他公共建筑。因此获得两个经济和安全设计方案的方法，以结构优化为优化设计的网壳结构是十分科学和必要的，具有一定的现实意义。
　　 本文基于满应力法与一维搜索算法的基本原理和应用，结合以解决缺陷的完整应力法以及在实际工程中，经常出现的问题如离散变量;根据相应的网壳结构设计规范，设立了以网壳结构是自重最轻的为目标函数，网壳厚度和杆件截面尺寸为设计变量，强度、刚度和稳定等为约束条件的优化设计数学模型;结合ANSYS软件的有限元分析和二次开发语言APDL的编程优点，编制了计算网壳结构的优化程序，方便地实现了参数化建模、参数化加载与求解以及参数化后处理。通过算例与其他优化方法结果对比分析，表明该优化设计原理简单，收敛速度快，能在保证安全的基础上降低工程造价;最后再对优化后的网壳进行地震模态分析与瞬时动力响应分析。利用ANSYS软件中的反应谱法和时程分析法对优化后的网壳结构进行适用性评价，结果表明水平地震对节点随机反应有重要贡献，水平地震反应要大于竖向地震反应，这与双层柱面网壳的自振特性相一致。计算结果为实际工程的设计提供参考依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 网壳结构优化方法的研究现状

1．2．2 网壳结构地震作用的研究现状

1．3 研究存在的问题

1．4 本文研究内容

第2章 离散变量结构优化基本理论

2．1 离散变量优化设计的基本概念

2．1．1 结构优化的三大要素

2．1．2 离散结构优化数学模型

2．2 离散变量结构优化方法

2．2．1 一维搜索算法

2．2．2 满应力法

2．3 本章小结

第3章 基于离散变量的网壳结构优化

3．1 网壳结构的特点及计算方法

3．1．1 网壳结构的特点

3．1．2 储煤网格结构的主要设计参数

3．1．3 结构的杆件设计

3．1．4 网壳的计算理论

3．2 ANSYS软件及其二次开发语言APDL

3．3 网壳结构优化实例

3．3．1 工程概况

3．3．2 网壳结构优化设计的数学模型

3．3．3 网壳结构优化设计的实现过程

3．3．4 结果分析

3．4 本章小结

第4章 网壳结构的动力特性与抗震分析

4．1 结构动力特性分析

4．1．1 网格结构的自振频率、振型和周期

4．1．2 双层柱面网壳的自振特性

4．2 结构抗震设计基本理论

4．2．1 网格结构抗震计算的基本假定

4．2．2 网格结构的振动方程

4．3 网壳结构振动模态分析

4．4 网壳地震作用瞬态动力响应

结论与展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果