半刚性节点单层球面网壳稳定性及其节点性能研究

摘要

在球面网壳的设计中，单层球面网壳的稳定性一直是关键问题，而计算模型的确定对网壳结构的稳定性分析有着至关重要的作用。通常，人们把焊接球节点的单层网壳看作刚接节点网壳，把螺栓球节点网壳看作是铰接网壳，认为其不具有抗弯能力，因而不被实际工程所采用。但实际上，螺栓球节点并不是理想的铰接节点，它具有一定的转动刚度，是介于铰接和刚接之间的一种半刚性节点，而且这种螺栓球节点网壳结构施工简便,外形美观，具有很好的工程应用价值，因此对这类半刚性节点网壳开展具有针对性的研究具有重要的实际意义。
　　为能够较准确的得出螺栓球节点的弯矩—转角曲线，本文通过螺栓球节点的试验研究和在ANSYS中对其进行数值模拟，研究了螺栓球节点的弯曲刚度特征，分别得到了螺栓球节点试验和数值模拟的弯矩—转角曲线，两种分析方法所得的弯矩—转角曲线吻合较好，表明了本文所提出的数值模拟方法是模拟螺栓球节点受力性能的一种正确有效的方法，从而为螺栓球节点及其它半刚性节点结构的设计与应用提供打下了坚实的基础。
　　在此基础上，利用上文所得的常用螺栓球节点的弯曲刚度，对k8型和k6型螺栓球节点的单层球面网壳进行了弹塑性全过程分析，系统考察了半刚性节点网壳的极限荷载和失稳模态，以及网壳的跨度、矢跨比、节点弯曲刚度、扭转刚度、节点域、荷载的分布模式、杆件类型、支承条件和初始几何缺陷等重要因素对其稳定性能的影响。通过大量的参数分析，较为全面的掌握了半刚性节点单层球面网壳的稳定性能，并借鉴现行规程中的公式形式，对以上几种参数分析中取得的大量数据进行科学的回归分析，推导出了K8型和K6型螺栓球节点网壳的稳定性验算的拟合公式。

目录

半刚性节点单层球面网壳稳定性及其节点性能研究

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题的来源和意义

1.2 网壳结构稳定性分析方法的发展历史

1.3 半刚性节点网壳研究现状

1.3.1 国外研究现状

1.3.2 国内研究现状

1.4 本文的研究内容

第2章 螺栓球半刚性节点试验及数值模型研究

2.1 引言

2.2 螺栓球节点的试验研究

2.2.1 试验目的与方法

2.2.2 加载方法及应变片测点的布置：

2.2.3 实验过程及实验结果

2.3 螺栓球节点弯矩—转角曲线的数值模拟

2.3.1 节点实体单元模拟方法

2.3.2 典型算例验证

2.3.3 数值模拟结果与实验结果对比

2.3.4 S14节点数值模拟与实验数据对比

2.3.5 误差分析

2.4 本章小结

第3章 K8型半刚性节点球面网壳稳定性研究

3.1 引言

3.2 参数分析方案

3.3 参数研究

3.3.1 节点弯曲刚度的影响

3.3.2 节点扭转刚度的影响

3.3.3 节点域的影响

3.3.4 跨度和矢跨比的影响

3.3.5 荷载分布的影响

3.3.6 杆件截面类型的影响

3.3.7 支承条件的影响

3.3.8 初始几何缺陷的影响

3.4 K8螺栓球节点单层网壳的稳定承载力

3.5 本章小结

第4章 K6型半刚性节点球面网壳稳定性研究

4.1 引言

4.2 参数分析方案

4.3 参数研究

4.3.1 节点弯曲刚度的影响

4.3.2 节点扭转刚度的影响

4.3.3 节点域的影响

4.3.4 跨度和矢跨比的影响

4.3.5 荷载分布的影响

4.3.6 杆件截面类型的影响

4.3.7 支承条件的影响

4.3.8 初始几何缺陷的影响

4.4 K6螺栓球节点单层网壳的稳定承载力

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢