基于杆件破坏形式的冲击荷载下单层球面网壳失效机理分析

摘要

应用有限元软件ANSYS LS/DYNA建立60m跨度K8型单层球面网壳与圆柱形冲击物的模型并进行数值分析,得到网壳竖向变形、主要杆件受力及塑性发展三方面的结构动力响应.归纳出顶点竖向冲击荷载下网壳结构的四种失效模式:杆件损伤,杆件破坏,局部凹陷,整体凹陷.通过考察网壳杆件受力与破坏形式,得出杆件按时间顺序可能出现的三种受力状态:剪切、弯曲、拉伸,以及四种破坏形式:剪切、弯曲、拉弯、拉伸.研究发现:破坏的杆件起到将冲击物的能量传递给网壳主体的重要作用,杆件破坏形式预示其传递能量的能力,而传递的能量是决定的网壳动力响应的主要因素,更重要的是网壳的失效模式是依据最大动力响应定义的.由此,以能量传递为媒介,建立了杆件破坏形式与网壳失效模式间的对应关系.