雙層柱面網(wǎng)殼形狀優(yōu)化設計及穩(wěn)定性分析.pdf

1、網(wǎng)殼結構是由桿件沿著某個曲面有規(guī)律地布置并通過結點連接起來而組成的空間結構體系，它兼有桿系結構和薄殼結構的固有特性，覆蓋跨度大、受力合理、造型優(yōu)美且富有藝術表現(xiàn)力，是當前大、中跨建筑中應用廣泛的一類空間結構形式。
　　 結構優(yōu)化設計就是在給定的條件下從眾多可行的方案中尋求優(yōu)化的最好方案。它是根據(jù)各種實際工程結構問題建立相應數(shù)學模型，利用最優(yōu)化技術，尋找在滿足各種約束條件下的最優(yōu)解。與傳統(tǒng)設計相比，由于其具有設計合理、節(jié)省材料等優(yōu)

2、點而受到國內外工程界的廣泛重視。
　　 本文對雙層柱面網(wǎng)殼進行了形狀優(yōu)化，并對優(yōu)化后的正放四角錐柱面網(wǎng)殼進行穩(wěn)定性分析。首先運用大型有限元分析軟ALGOR對雙層柱面網(wǎng)殼進行靜力分析，得到了柱面網(wǎng)殼結在不同矢跨比和厚跨比下的受力特性和位移特性，為接下來的雙層柱面網(wǎng)殼結構形狀優(yōu)化初始宏觀曲面參數(shù)和桿件截面的選取提供依據(jù)。
　　 然后針對雙層柱面網(wǎng)殼結構的特點，提出了雙層柱面網(wǎng)殼結構形狀優(yōu)化的兩級算法。第一級優(yōu)化中固定結構的幾

3、何外形，采用離散變量的一維搜索法和相對差商法進行截面優(yōu)化；在第二級優(yōu)化中，針對雙層柱面網(wǎng)殼節(jié)點眾多的特點，將設計變量由節(jié)點坐標轉化為結構宏觀曲面形狀參數(shù)，以結構的矢高和厚度作為設計變量，采用連續(xù)變量的優(yōu)化方法-復形法進行形狀優(yōu)化，并通過算例驗證了算法的有效性和可靠性。接下來利用上述算法對工程中常用的五種雙層柱面網(wǎng)殼進行形狀優(yōu)化設計，得到了不同跨度、不同網(wǎng)格劃分的雙層柱面網(wǎng)殼的最優(yōu)矢跨比和厚跨比，以及優(yōu)化后的雙層柱面網(wǎng)殼結構單位用鋼量，這