基于多向损失伤效应的拱支网壳动力失效及新型节点研究

摘要

随着大跨空间结构的不断应用和发展,杂交结构和新的节点形式不断涌现。此类新型结构及节点亟须深入研究,以便为设计提供参考、更好地应用于实际工程。
　　 拱支网壳作为一种较新型的杂交结构,以往性能研究主要集中在结构静力性能方面。为精确研究拱支网壳在强震下的动力性能,本文基于等效应变的定义,将单向损伤模型推广到多向应力状态。在ANSYS软件环境下编制了相应的用户材料子程序,能够运用到大型结构的有限元计算。对拱支网壳进行强震作用下的时程分析,并总结结构的动力失效模式,同时与双线性材料模型结果进行对比,发现是否考虑材料损伤累积效应对结构响应存在一定差异。同时发现在矢跨比较大、地震波幅值较小情况下,拱支网壳倾向于动力强度破坏,反之倾向于动力失稳破坏。本文还考察了水平支座刚度对结构强震下性能的影响,研究发现,较小的水平支座刚度将降低结构稳定性。
　　 针对一种杆件为工字钢的新型空心圆柱焊接节点,利用ANSYS软件,建立了基于Mises屈服准则下理想弹塑性应力应变关系,采用几何非线性有限元分析模型,系统地分析了节点承受轴力、弯矩及组合的承载能力,得出了节点承载力主要受节点最大位移控制的结论。对承受轴力、弯矩及组合的节点,在大量参数分析的基础上,通过数值拟合,得到圆柱型节点承载力计算公式并通过试验验证了计算公式的准确性。本文提出的节点连接形式丰富了空间结构的节点类型,同时提供了该类节点的计算公式,能够用于具体工程实践。

目录

文摘

英文文摘

致谢

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 研究背景

1.3 本文的工作

第2章 地震作用下不同材料模型对拱支网壳响应的影响

2.1 引言

2.2 应变—损伤耦合本构模型

2.3 多向损伤模型推导及在ANSYS中的实现

2.4 DMG和BKIN材料模型下拱支网壳性能对比

2.5 本章小结

第3章 强震作用下拱支网壳的失效特点

3.1 引言

3.2 拱支网壳强震失效特点

3.3 支座水平刚度对拱支网壳失效的影响

3.4 本章小结

第4章 工字钢圆柱型节点承载力分析和实用计算方法

4.1 引言

4.2 工字钢圆柱型节点承载力有限元分析

4.2.1 轴力作用下的极限承载力

4.2.2 Y向弯矩作用下的极限承载力

4.2.3 Y向弯矩和轴力联合作用

4.2.4 Z向弯矩作用下的极限承载力

4.2.5 Z向弯矩和轴力联合作用

4.2.6 多根杆件相连时对节点承载力的影响

4.3 工字钢圆柱型节点承载力试验验证

4.3.1 总体试验方案

4.3.2 加载测试方案

4.3.3 试验结果与分析

4.4 圆柱型节点承载力实用计算方法

4.5 本章小结

第5章 结论及展望

5.1 本文的主要结论和成果

5.2 对后继工作的建议

参考文献

个人简历