壓電網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)動(dòng)力穩(wěn)定性研究.pdf

1、隨著人們對(duì)大空間建筑物需求的增加,網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。然而,鋼材是一種缺陷敏感性材料,網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)都是由鋼桿組成,桿件的長(zhǎng)細(xì)比較大,在風(fēng)荷載和地震作用等動(dòng)力激勵(lì)下,結(jié)構(gòu)往往會(huì)首先發(fā)生失穩(wěn)破壞。因此,研究大跨網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的動(dòng)力穩(wěn)定性是很有必要的,事實(shí)上,這個(gè)問(wèn)題已成為結(jié)構(gòu)界研究的一個(gè)熱門(mén)課題。
　　在工程設(shè)計(jì)中,解決網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的方法是增大桿件截面積。這樣做雖然能改變桿件的長(zhǎng)細(xì)比,起到一定的控制效果,但耗鋼量大,自重也大,

2、不經(jīng)濟(jì)。本文根據(jù)鮑羅金彈性動(dòng)力穩(wěn)定理論推導(dǎo)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的主要?jiǎng)恿Σ环€(wěn)定區(qū)域的計(jì)算公式,并運(yùn)用穩(wěn)定度判定準(zhǔn)則判定壓電網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的動(dòng)力穩(wěn)定情況。采用壓電摩擦阻尼桿件,去替換掉網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中一些普通桿件,通過(guò)壓電摩擦阻尼桿件的通電出力特性和阻尼特性,來(lái)主動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性,達(dá)到控制結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的目的。研究工作如下:
　　(1)運(yùn)用有限元軟件ANSYS10.0,分析了網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在不同矢跨比和跨度下彈性振動(dòng)響應(yīng)規(guī)律,并介紹了目前網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在靜力和動(dòng)力作用下

3、的計(jì)算方法及判定準(zhǔn)則。
　　(2)從彈性體系的一般情況出發(fā),應(yīng)用理論推導(dǎo)了其在參數(shù)荷載下的動(dòng)力失穩(wěn)區(qū)域的計(jì)算方法,并結(jié)合動(dòng)力學(xué)的知識(shí)得出了網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在地震作用下的主要?jiǎng)恿Σ环€(wěn)定區(qū)域及影響因素。
　　(3)將嵌有壓電摩擦阻尼器的桿件優(yōu)化進(jìn)單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中去,運(yùn)用穩(wěn)定度判定準(zhǔn)則,分析具有壓電摩擦阻尼桿件的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在動(dòng)力荷載作用下的動(dòng)力失穩(wěn)情況,并對(duì)比穩(wěn)定度判定準(zhǔn)則與位移判定準(zhǔn)則和應(yīng)力變化率判定準(zhǔn)則的實(shí)用性。
　　通過(guò)分析得出,

4、僅用ANSYS軟件進(jìn)行有限元時(shí)程分析不能判定結(jié)構(gòu)失穩(wěn)與否,需嵌入失穩(wěn)判定準(zhǔn)則才能更加直觀;網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的動(dòng)力失穩(wěn)區(qū)域與結(jié)構(gòu)阻尼,節(jié)點(diǎn)質(zhì)量及荷載形式有關(guān),由此可以運(yùn)用壓電智能桿件去改變普通桿件的性質(zhì),以此去調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力失穩(wěn)區(qū);將壓電摩擦阻尼器應(yīng)用到網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中,結(jié)合能量判定準(zhǔn)則(穩(wěn)定度判定準(zhǔn)則),能顯著地反映出結(jié)構(gòu)響應(yīng)的抑制作用,說(shuō)明將壓電桿件應(yīng)用到網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中去,可以有效地控制結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng),實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的主動(dòng)控制。對(duì)解決網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的動(dòng)力失穩(wěn)問(wèn)