初始几何缺陷

摘要： 对于荷载无偏心、构件无初弯曲和初转角、无残余应力等初始缺陷的完善梁,其整体失稳属于极值型失稳。但对于实际结构,由于初始缺陷的存在,一经加载即出现侧向位移和截面转角,失稳时的极限弯矩要小于完善梁的临界弯矩。为了较为真实地对实际结构进行有限元模拟分析,有必要考虑初始缺陷。着重考虑初始几何缺陷和残余应力这两种初始缺陷,并分别研究这两种初始缺陷在ANSYS有限元分析软件中的模拟方法,将模拟分析结果与试验结果进行对比,并对仅考虑初始几何缺陷和同时考虑两种初始缺陷这两种缺陷情况进行对比。结果表明,模拟分析结果与试验结果有较好的吻合度;残余应力的存在会使钢梁更快地产生水平位移,整体稳定临界荷载也有一定程度的下降,钢梁跨高比越大,下降程度越大。

摘要： 清远科技馆大矢跨比单层球壳,采用肋环型网格形式,跨度24.6m,矢高19.05m,具有矢跨比大、网格布置稀疏、洞口较大、周边外侧与环形框架相连等特点。以此结构为对象,建立三个分析模型,进行特征值屈曲分析,对比其特征值及屈曲模态。在此基础上,进一步探讨几何非线性、材料非线性、活荷载的半跨分布及初始几何缺陷分布模式对不同模型稳定承载力的影响。研究表明:不同模型的前若干阶特征值屈曲模态基本相同,且非线性屈曲模态均表现为球壳侧面较大洞口附近区域的屈曲波形较大;活荷载的半跨分布对结构稳定性的影响并不大;结构对初始几何缺陷不敏感;分别以前十阶特征值屈曲模态作为结构的初始几何缺陷分布模式,所得的最不利弹塑性稳定承载力系数为6.281,满足相关规范要求。

摘要： 针对薄壁圆筒壳结构轴压屈曲载荷的缺陷敏感性以及真实几何缺陷的不确定性,提出一种基于实测缺陷数据和极大熵原理的初始缺陷建模与屈曲载荷预测方法。首先,将初始几何缺陷视为二维随机场,并利用实测缺陷数据和Karhunen-Loève展开法将初始缺陷的随机场建模转化为随机向量的建模;其次,利用极大熵方法确定随机向量的概率分布;最后,基于所构建的初始缺陷随机模型,利用MCMC抽样方法和确定性屈曲分析方法,进行随机屈曲分析并给出基于可靠度的屈曲载荷折减因子。数值算例表明,与直接假设随机场相关结构的方法相比,本文方法的结果是对薄壁圆筒壳屈曲载荷的一个更无偏估计。

摘要： 为探究屈曲约束支撑核心板的初始几何缺陷对其耗能性能及低周疲劳性能的影响,利用有限元分析软件ABAQUS搭建了装配式屈曲约束支撑模型,并将其核心板的屈曲模态作为初始几何缺陷引入到该模型中,分别对引入初始几何缺陷前后的2个模型进行了5组等幅加载试验,利用疲劳分析软件Fe﹣safe对2个屈曲约束支撑模型分别进行了疲劳寿命计算。结果表明:在核心板的初始几何缺陷影响下,屈曲约束支撑疲劳寿命的降低程度在3.5%到7.1%之间,累积塑性变形值的降低程度在0.7%到3.8%之间;此外,初始几何缺陷在一定程度上会增加屈曲约束支撑在循环荷载作用下的不稳定性,但是初始几何缺陷没有对其耗能性能及低周疲劳性能造成显著影响。

摘要： 对于初始几何缺陷的功能梯度梁的振动问题,基于功能梯度材料的细观结构模型,采用幂函数模拟材料组分沿梁厚度方向的变化规律;基于Euler-Bernoulli梁理论,从几何方程和Marguerre应变得到了轴向应变的表达式,利用Hamilton原理推导了初始几何缺陷的功能梯度梁的运动微分方程,并进行无量纲化;运用微分求积法对无量纲振型微分方程以及边界条件进行离散,得到了特征方程;最后,分析了初始几何缺陷的功能梯度梁的梯度指标、初始的几何曲率、边界约束对其无量纲固有频率和振型的影响。

摘要： 基于Kirchhoff薄板理论和Hamilton原理,考虑应力波效应,对含初始几何缺陷的三边简支、一边固支的复合材料板,建立了振动控制方程,得到了其屈曲临界荷载表达式.采用MATLAB编程进行数值计算,讨论了初始几何缺陷、初相位、铺层角度、屈曲模态阶数及铺层层数对板屈曲临界荷载的影响.结果表明:复合材料板的屈曲临界载荷随临界长度增大、铺设厚度减小、初始几何缺陷系数增大、振型函数初相位减小而减小.此外,复合材料板的各层铺层角度与荷载作用方向的夹角越小,屈曲临界载荷越大,当板的对称铺设层数达到7层时,临界荷载趋于稳定.

摘要： 针对履带起重机桁架臂初始几何缺陷对其承载能力影响问题,对相关规范和企业标准进行统计整理,将初始几何缺陷分为两类:臂节几何缺陷和臂节组装产生的几何缺陷.对一致缺陷模态法进行改进,在线性屈曲分析的基础上,考虑了缺陷分布的随机性,建立了模态参与系数的概率模型,提出了多阶模态随机耦合法模拟臂节几何缺陷,并采用等效载荷法模拟臂节组装产生的几何缺陷.算例分析表明,理想臂架的临界失稳载荷为392 t,本文所提方法模拟臂架几何缺陷所得最不利临界失稳载荷为361 t,相比降低了7.9％;考虑前四阶单阶模态作为臂节几何缺陷所得最不利临界失稳载荷为368 t.综合上述结果,本文所提几何缺陷模拟方法可以模拟出最不利的缺陷,并且获得最不利缺陷分布下的临界失稳载荷,为桁架臂初始几何缺陷模拟提供一些借鉴和参考.

摘要： 随着储罐的大型化,其穹顶网壳结构也在朝着大跨度、轻质量、薄厚度方向发展.穹顶网壳结构作为储罐的重要组成部分,其结构稳定性对于储罐安全性具有重要意义,国内外学者对大型网壳结构进行了大量研究工作.结合目前网壳结构的研究热点,总结了穹顶网壳结构选型、初始几何缺陷模拟、单层网壳结构稳定性、储罐穹顶施工受力分析等方面的研究现状,并对后续网壳结构研究工作提出了建议.

摘要： 以114 m跨门式干煤棚网壳结构为研究对象,采用MIDAS GEN有限元分析程序研究该结构的稳定性能.考虑载荷的作用方式及结构的初始几何缺陷等因素对网壳稳定性能的影响.分析研究表明:满跨活荷载分布下结构的屈曲因子最小;网壳的极限稳定承载力随初始几何缺陷的增加而减小;不同初始几何缺陷情况下,结构失稳时的变形形态基本一致,都为网壳结构平面内失稳;对于本网壳结构,初始几何缺陷取为网壳跨度的1/300时,结构的荷载系数为16.24.

摘要： 网壳结构的设计由重力荷载和初始几何缺陷共同作用下的整体稳定性控制,而结构的初始几何缺陷形状和最大值是未知的.采用联立自回归模型分别对球面网壳和柱面网壳结构的初始几何缺陷进行建模,研究空间相关初始几何缺陷对结构整体稳定极限承载力概率分布和可靠度的影响.评估杨氏模量对不同荷载工况作用下极限承载力概率分布和可靠度的影响.在永久荷载与雪荷载作用下,杨氏模量的影响可以忽略不计;如果各节点初始几何缺陷标准差的最大值等于1/2或1/3规范推荐的初始几何缺陷最大值,按规范中安全系数满足2的规定进行设计,结构的失效概率约小于6.5×10-5;若安全系数取1.5,结构失效概率约小于5.1×10-4.考虑永久荷载与活荷载的组合时,如果各节点初始几何缺陷标准差的最大值等于1/2或1/3规范推荐的初始几何缺陷最大值,安全系数取2时,网壳结构的失效概率均可忽略不计;若安全系数取1.5,球面网壳及柱面网壳的失效概率分别小于10-7和10-6.即若达到规范采用的可靠度,规范中的安全系数也许可降低至1.5且可针对不同地区确定不同安全系数值.

摘要： 闭口截面悬臂构件由于具有抗扭刚度和抗弯刚度高,风阻小,便于安装维护的特性被广泛地用作铁路接触网支柱和公路指示牌支柱等需要承受多种荷载共同作用的构件.本文通过利用通用有限元分析软件ABAQUS对悬臂的冷弯方钢管在压、弯、扭一种或两种荷载作用下的极限承载力进行了数值模拟,在分析过程种考虑了构件的几何非线性和材料非线性.参数化分析结果表明初始几何缺陷对不同工况下矩形截面钢管极限承载力都有着较大影响,轴力的存在会使构件对初始几何缺陷的敏感性显著增大,而弯扭共同作用下构件的敏感性低于弯、扭单独作用下的情况.

摘要： 钢箱梁的顶底板一般是由带有U肋的加劲板构成，在钢箱梁制造过程中，板件受加工制作误差及焊接过程中不均匀受热影响所产生的面外变形是不可避免的，这些面外变形统称为初始几何缺陷.初始几何缺陷对构件的轴向压应力产生附加弯矩，这个附加弯矩随着变形的加大而加大，对加劲板的受压稳定承载力影响很大，因此受压构件的初始几何缺陷的形态和大小是其稳定承载力分析的重要因素。根据对结构受力时破坏形态影响的不同,初始几何缺陷可以分为整体和局部两种缺陷.本文通过塞尺试验对U肋加劲板的初始几何缺陷进行测量,对实验数据运用最小二乘法进行数据处理,得到理想板平面,然后运用统计学的方法,得到钢桥面板整体几何缺陷和局部几何缺陷.研究表明:在整体和局部几何缺陷的分布中,试件大部分接近沿纵向或横向的正弦曲线的半波或整波的形式分布,整体和局部几何缺陷的幅值分别取板长的1/750和板宽的1/180.

摘要： 随着2008年北京奥运会、2010年上海世博会的举办,我国大跨空间结构快速发展,但目前国内仍缺乏800m,甚至1000m跨度空间结构的系统研究及工程实践.网壳结构稳定性是网壳设计中的关键问题,研究表明,常规跨度单层网壳的稳定临界承载力对初始曲面形状的安装偏差非常敏感.但对于超大跨度双层网壳初始几何缺陷的敏感性较少涉及.本文使用目前规范推荐的一致缺陷法来考虑结构初始几何缺陷及节点安装偏差.分别以完善结构前十阶特征值屈曲模态作为初始几何缺陷分布,考察800米跨度,不同厚跨比与径向网格数的超大跨球面双层网壳结构对初始几何缺陷的敏感性.

摘要： 吕梁新城体育中心体育场采用中部大开孔单层网壳,由于跨度与中部开孔较大,在静力作用下稳定问题较为突出.利用ABAQUS软件建立网壳整体模型进行非线性全过程分析,并选取初始几何缺陷与支座约束条件对网壳进行参数化分析,研究网壳结构稳定性能.分析结果得出工程所采用的大开孔单层网壳整体稳定性能良好,符合规范限值要求.

摘要： 瑞金体育中心体育场钢结构罩棚采用悬挑双向折形斜交平面桁架结构体系,屋面最大悬挑长度达到38m,结构整体稳定成为值得关注的关键问题.应用ABAQUS有限元软件进行了线弹性屈曲分析,初步了解结构的整体稳定性能,确定初始几何缺陷的不利分布与幅值,并对结构进行了非线性整体稳定性能分析.结果表明:钢结构罩棚属于缺陷不敏感结构,在最不利组合工况下,考虑几何非线性及几何、材料双重非线性的稳定承载力系数均满足规范要求,结构具有良好的安全储备.

摘要： 以一80m跨度,16m矢高的凯威特-联方混合型单层球面网壳结构为分析对象,研究了几何非线性、初始几何缺陷、材料非线性以及不同荷载形式对结构稳定性的影响.结果表明:结构特征值屈曲分析和几何非线性分析结果与双重非线性屈曲分析结果相差较大,建议网壳的稳定性分析应考虑双重非线性的的影响;规程中关于初始缺陷的引入采用最低阶屈曲模态及缺陷最大值的选取的相关规定有待进一步考究:单层网壳结构对缺陷较为敏感,活载半跨分布对球面网壳的稳定性有可能更为不利.

摘要： 本文介绍了某水泥厂预均化堆场三跨(总跨度184m)三心圆筒壳的设计过程,阐述了结构选型、三心圆几何尺寸、网壳厚度及局部设置三层网格的确定原则,通过结构静力分析给出设计指标等信息,同时进行了结构特征值屈曲分析及非线性荷载-位移全过程分析,探讨了不同初始几何缺陷对网壳稳定性的影响.

摘要： 该文对一榀单跨双层钢框架—支撑结构进行了静力试验,重点研究了初始几何缺陷对结构变形性能的影响,由试验结果与有限元分析结果对比吻合较好,证明了考虑随机初始缺陷有限元模型的正确性.采用有限元ANSYS软件对三跨三十二层钢框架-支撑结构的随机缺陷模型进行全过程高等分析,采用蒙特卡罗法拉丁超立方抽样的技术模拟了框架随机初始缺陷的分布情况,并对比多种国内外规范多种考虑初始缺陷的方法,重点研究了结构和构件的变形性能.结果表明,考虑随机初始几何缺陷的框架变形与无缺陷理想框架的柱顶侧移相差不大,在高柔结构的高等分析中可不考虑.此外规范中假想力框架变形远远超出随机缺陷框架,可知假想力计算方法过分夸大了缺陷的不利作用.

摘要： 基于计算压弯构件弹塑性失稳的Je(z)ek法,推导了在轴压和弯矩共同作用下具有初始几何缺陷且拉压侧外表面粘贴碳纤维片后的方钢管构件失稳时极限荷载的计算公式.通过采用弹塑性有限元法,结合非线性屈曲理论,进行了受初始几何缺陷影响的碳纤维增强方钢管构件在压弯荷载共同作用下的屈曲分析,并得到极限承载力的数值解.将数值分析结果与Je(z)ek法得到的解析解进行比对,可以发现两种结果吻合较好.计算结果说明,当构件两端给定的弯矩超过某一数值后,具有缺陷的碳纤维增强方钢管构件的极限承载力高于完善的裸方钢管构件的极限承载力,表明了碳纤维作为增强材料的有效性和实用性.

摘要： 考虑实际工程中的不确定因素，将工程结构有限元分析与概率设计相结合。以一座存在初始缺陷的双曲线型冷却塔为工程背景，在对缺陷筒壁进行受力分析的基础上，利用ANSYS有限元概率设计PDS模块，采用混合模型分析方法对缺陷筒壁进行概率分析。结果表明，子午向弯矩Mx和环向轴力Ty对初始缺陷较为敏感，初始缺陷的存在使筒壁的失效概率明显地增大，同时混凝土强度是对筒壁子午向与环向内力影响最大的因素。相关分析思路与结果可为复杂工程的可靠度分析提供参考。

摘要： 本发明提供一种圆钢管外壁几何初始缺陷测量方法，包括：S1、将平行于机床平台的圆钢管绕其轴线旋转，获取圆钢管外壁上的每个第一测量点到机床平台的第一距离；S2、根据机床平台的平整度和每个第一测量点到机床平台的第一距离，获取圆钢管外壁几何初始缺陷。本发明提供的一种圆钢管外壁几何初始缺陷测量方法，根据机床平台的平整度和通过旋转圆钢管获取的圆钢管外壁到机床平台的距离，获取所述圆钢管外壁几何初始缺陷，仅通过进行距离测量和计算即可获取圆钢管外壁几何初始缺陷，使用常用设备、操作简单、费用低，方法简单、实用，可广泛用于各种材料的圆钢管外壁几何初始缺陷的测量。

摘要： 本发明涉及一种矩形钢板几何初始缺陷测量方法，基于3个顶点构成的基准面确定各条线上矩形钢板的几何初始缺陷，相比于传统的基于4个顶点构成的基准面的测量方法精度较高。通过对矩形钢板外表面多条线的测量，可以绘制出整个矩形钢板外表面的几何初始缺陷三维图，而传统初始缺陷测量方法只测得矩形钢板外表面中心的几何初始缺陷。本发明所述的矩形钢板几何初始缺陷测量方法操作简单，对场地无特殊要求，构件平躺搁置固定于场地上后，将导轨直接固定于构件表面即可。

摘要： 基于BP神经网络重构圆柱壳初始几何形貌缺陷的方法，属于机器学习技术领域。它包括如下步骤：1、获取壳体输入参数，分别创建壳体的不圆度、焊缝缺陷、表面几何幅值缺陷的输入参数数据库；2、神经网络搭建及运行；3、对搭建的三个神经网络模型进行训练及测试；4、预测壳体缺陷施加，得到能反映壳体实际形貌缺陷的多种缺陷叠加的初始几何形貌；5、将含有初始几何形貌缺陷的壳体进行材料、几何双非线性屈曲分析，根据屈曲分析结果，进行适用性验证。本发明基于圆柱壳几何形貌的实测数据，采用人工神经网络来得到含初始几何形貌缺陷的高保真有限元模型，克服了几何形貌重构的失真问题，通过双非线性屈曲分析，得到更加准确的临界失稳压力。

摘要： 本发明用于在薄壳结构外表面产生特定局部几何初始缺陷的装置，属于结构工程技术领域；包括固定磁铁、伸缩杆、固定杆、连接杆、滑杆、外载荷和定滑轮；固定杆开有长孔；固定磁铁通过伸缩杆固定于固定杆的侧壁顶部，用于将整个装置吸附于试验机上；连接杆通过螺栓与固定杆的长孔固定；滑杆上的滑块与连接杆上的滑槽配合，使得滑杆沿轴向位移；外载荷通过系绳绕过定滑轮与固定板连接，将外载荷的重量通过定滑轮和系绳转化为对滑杆的轴向推力，随着滑杆沿滑槽长度方向的移动，所述压头对薄壳表面实现了定点加载，形成所需凹陷。本发明能够定量地产生位置、角度、深度可变的凹坑缺陷，用于定量评估初始缺陷参数对结构承载力的影响。

摘要： 本发明属于测量工程技术领域，尤其涉及一种H形截面钢压杆初始几何缺陷的测量方法，包括以下步骤；步骤一、在钢压杆长度1/n点处选取初始几何缺陷测量截面，步骤二、在初始几何缺陷测量截面上设置位移测量系统，步骤三、计算初始几何缺陷测量截面处的绕弱轴方向的杆件初弯曲和荷载初偏心之和,步骤四、计算初始几何缺陷测量截面处的绕强轴方向的杆件初弯曲和荷载初偏心之和；本发明能根据加载过程中钢压杆测量截面的变形反算出H形截面钢压杆的初弯曲和荷载初偏心之和从而减小测量误差，且可以与后续的钢压杆整体稳定承载力试验共用一套加载系统而不需要另外的测量设备。

摘要： 本发明公开了一种用于管道外表面产生特定局部几何初始缺陷的装置，通过电磁吸盘吸附固定在万能试验机顶部和底部横梁侧面，且拆卸方便；外载荷通过侧压系统对固定在万能试验机上的管道测试样件加载，从而在其表面产生局部几何初始缺陷。调节连接杆在固定连接杆竖向导轨上的升降可控制管道外表面几何初始缺陷产生的位置，调节连接杆的转动可控制管道外表面局部几何初始缺陷的倾角。通过伸缩杆任意调节水平位置，配合竖向固定架上的刻度对水平调节架和侧压系统精确定位；局部初始几何缺陷的深度和大小完全由外载荷决定，外载荷的重量可任意调节；通过试验定量研究局部几何初始缺陷对结构承载力的影响，具有广泛的应用前景。

摘要： 本发明公开了一种输电塔结构整体初始几何缺陷模拟方法，即位移更新法，属于输电塔结构设计技术领域。本发明的位移更新法的步骤如下：按照设计图纸建立不包含初始几何缺陷的理想输电塔模型；设置输电塔塔脚与地基的约束状态，在塔顶施加水平位移；对理想输电塔模型进行线性静力分析，提取输电塔各节点的坐标增量；将理想输电塔模型的初始坐标与线性静力分析获得的坐标增量叠加，形成带有整体初始几何缺陷的输电塔模型。本发明位移更新法获得的整体几何缺陷具有空间变形的特征，更加符合实际，可以满足输电塔与地基之间不同的约束条件，施加过程简单，具有很强的适用性。

摘要： 本发明提供一种冷成型钢构件初始几何缺陷生成方法，包括以下步骤：冷成型钢构件初始几何缺陷表征；真实冷成型钢构件初始几何缺陷测量；模拟冷成型钢构件初始几何缺陷生成。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：表征的初始几何缺陷体现了辊弯成型工艺构件的缺陷规律，使得对冷成型钢构件屈曲承载力预测更加准确，从而保证结构分析的正确性。

摘要： 本发明公开了一种基于线性屈曲分析的输电塔结构初始几何缺陷模拟方法，属于输电塔结构设计技术领域。本发明的特征模态装配法主要步骤有：按照设计图纸建立不包含初始几何缺陷的理想输电塔数值模型，施加外荷载对其进行线性屈曲分析，从线性屈曲分析得到的屈曲模态中提取出现在相同位置且分别仅包含一个半波、两个半波和三个半波的屈曲模态，将提取的屈曲模态按其先后次序线性叠加在各自对应的位置以形成带有初始几何缺陷的输电塔模型。本发明的特征模态装配法获得的几何缺陷沿塔身分布较为均匀，组合了较高半波数的屈曲模态，得到的几何缺陷较单一屈曲模态形式的缺陷更加符合实际，同时几何缺陷的构造过程简单，具有很强的操作性。

摘要： 本发明属于测量工程技术领域，尤其涉及一种H形截面钢压杆初始几何缺陷的测量方法，包括以下步骤;步骤一、在压杆长度1点处选取初始几何缺陷测量截面，步骤二、在初始几何缺陷测量截面上设置位移测量系统，步骤三、计算初始几何缺陷测量截面处的绕弱轴方向的杆件初弯曲和荷载初偏心之和,步骤四、计算初始几何缺陷测量截面处的绕强轴方向的杆件初弯曲和荷载初偏心之和；本发明能根据加载过程中杆件测量截面的变形反算出H形截面钢压杆的杆件初弯曲和荷载初偏心之和从而减小测量误差，且可以与后续的钢压杆整体稳定承载力试验共用一套加载系统而不需要另外的测量设备。