焊接球節(jié)點(diǎn)和相貫節(jié)點(diǎn)單層柱面網(wǎng)殼的精細(xì)化有限元分析.pdf

1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)具有跨度大、自重輕的特點(diǎn),因此在網(wǎng)殼的設(shè)計(jì)中穩(wěn)定性顯得尤其重要。對(duì)于其中應(yīng)用較為廣泛的單層柱面網(wǎng)殼,節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和支承方式會(huì)對(duì)其穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響。單層柱面網(wǎng)殼的節(jié)點(diǎn)形式最常采用焊接空心球節(jié)點(diǎn),也可采用相貫節(jié)點(diǎn)的形式。節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)殼中常常連接不在同一平面內(nèi)的多根桿件,受力復(fù)雜,而且節(jié)點(diǎn)進(jìn)入塑性后的剛度與加載歷史有關(guān)。因此,研究節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)殼穩(wěn)定性的影響時(shí)不應(yīng)將節(jié)點(diǎn)單獨(dú)分離出來(lái)進(jìn)行分析。
　　本文選擇焊接球節(jié)點(diǎn)和相貫節(jié)點(diǎn)兩種形式,選擇縱

2、邊支承和四邊支承兩種邊界條件,研究節(jié)點(diǎn)構(gòu)造對(duì)單層柱面網(wǎng)殼穩(wěn)定性的影響。文中節(jié)點(diǎn)和桿件均采用ANSYS中的Shell181單元來(lái)模擬,節(jié)點(diǎn)按實(shí)際構(gòu)造建模。由此建立的精細(xì)化模型既能考慮到在特定的復(fù)雜受力狀態(tài)下節(jié)點(diǎn)的剛度、強(qiáng)度和節(jié)點(diǎn)大小對(duì)整體穩(wěn)定性的影響,還能考慮到桿件可能發(fā)生的彎曲破壞。同時(shí)考慮了節(jié)點(diǎn)與整體結(jié)構(gòu)的相互影響。主要內(nèi)容有如下部分:
　　選定合理的結(jié)構(gòu)模型,確定了在計(jì)算過程中材料非線性不能被忽略,確定了殼單元的網(wǎng)格劃分尺寸。

3、分別建立了兩種節(jié)點(diǎn)形式的精細(xì)化殼單元模型,并與傳統(tǒng)梁?jiǎn)卧Ｐ瓦M(jìn)行了對(duì)比。
　　分析焊接球節(jié)點(diǎn)參數(shù)(球壁厚、球直徑)變化對(duì)網(wǎng)殼穩(wěn)定性的影響,按兩種支承方式分別進(jìn)行分析。分析過程包括對(duì)荷載位移曲線的分析、對(duì)失穩(wěn)模態(tài)的分析、對(duì)失穩(wěn)時(shí)塑性與應(yīng)力分布規(guī)律的分析以及對(duì)失穩(wěn)過程中塑性發(fā)展歷程的分析。表明球壁厚與桿件壁厚之比大于1.8后,網(wǎng)殼極限承載力相對(duì)保持不變,塑性和應(yīng)力分布合理。
　　分析相貫節(jié)點(diǎn)參數(shù)(主管壁厚)變化對(duì)網(wǎng)殼穩(wěn)定性的影響

4、,分析過程同上。表明相貫節(jié)點(diǎn)的主管壁厚與支管壁厚之比大于1.8后,主管壁厚對(duì)極限承載力的影響相對(duì)較小,塑性與應(yīng)力分布合理。
　　分別對(duì)上文的兩種節(jié)點(diǎn)形式提出了幾種節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)措施,分析按何種方式進(jìn)行加強(qiáng)能達(dá)到最佳效果。對(duì)于焊接球節(jié)點(diǎn),選取了分別在三個(gè)方向布置加勁肋方式進(jìn)行對(duì)比。發(fā)現(xiàn)加勁肋所在平面與網(wǎng)殼柱面的切面平行時(shí)效果是最好的,加勁肋橫向布置的效果次之,縱向布置時(shí)基本無(wú)效。對(duì)于相貫節(jié)點(diǎn),采用設(shè)內(nèi)加勁環(huán)和設(shè)外加勁板的方式,其中設(shè)內(nèi)加勁