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

1、隨著人們對大空間建筑物需求的增加,網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在實際工程中的應(yīng)用越來越廣泛。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,桿件的長細比較大,在風(fēng)荷載和地震作用等動力激勵下,結(jié)構(gòu)往往會首先發(fā)生失穩(wěn)破壞。因此,研究大跨網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的動力穩(wěn)定性是很有必要的,事實上,這個問題已成為結(jié)構(gòu)界研究的一個熱門課題。
　　在工程設(shè)計中,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細比,起到一定的控制效果,但耗鋼量大,自重也大,

2、不經(jīng)濟。本文根據(jù)鮑羅金彈性動力穩(wěn)定理論推導(dǎo)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的主要動力不穩(wěn)定區(qū)域的計算公式,并運用穩(wěn)定度判定準(zhǔn)則判定壓電網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的動力穩(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,通過壓電摩擦阻尼桿件的通電出力特性和阻尼特性,來主動調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的動力特性,達到控制結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的目的。研究工作如下:
　　(1)運用有限元軟件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響應(yīng)規(guī)律,并介紹了目前網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在靜力和動力作用下

3、的計算方法及判定準(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)荷載下的動力失穩(wěn)區(qū)域的計算方法,并結(jié)合動力學(xué)的知識得出了網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在地震作用下的主要動力不穩(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)化進單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中去,運用穩(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)在動力荷載作用下的動力失穩(wěn)情況,并對比穩(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)則的實用性。
　　通過分析得出,

4、僅用ANSYS軟件進行有限元時程分析不能判定結(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)的動力失穩(wěn)區(qū)域與結(jié)構(gòu)阻尼,節(jié)點質(zhì)量及荷載形式有關(guān),由此可以運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)的振動響應(yīng),實現(xiàn)結(jié)構(gòu)振動的主動控制。對解決網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的動力失穩(wěn)問