凱威特型弦支穹頂靜力彈塑性穩(wěn)定性分析及塑性開展機理研究.pdf

1、弦支穹頂結構由日本法政大學的川口衛(wèi)教授(M.Kawaguchi)于上世紀九十年代首先提出。該結構由上部網(wǎng)殼和下部索撐體系構成,結合了網(wǎng)殼結構和索穹頂、張拉整體結構的優(yōu)點,又彌補了它們的不足,是將空間結構推向超大跨度的有效途徑之一,具有廣闊的發(fā)展前景。
　　本文介紹了弦支穹頂結構的研究背景、組成和分類;相比索穹頂、網(wǎng)殼結構的優(yōu)勢和特點;總結目前的研究現(xiàn)狀及工程應用情況。詳細介紹本文數(shù)值分析中所用的非線性有限單元法、非線性方程的求解方

2、法以及穩(wěn)定分析中所使用的荷載-位移全過程分析方法和全過程平衡路徑跟蹤技術。
　　利用通用有限元軟件 ANSYS對弦支穹頂結構進行建模,并驗證本文建模方法的正確性。對凱威特型弦支穹頂結構進行特征值屈曲分析,通過大量的參數(shù)分析,總結矢跨比,預應力水平,撐桿高度對其線性穩(wěn)定性能的影響。
　　利用考慮雙重非線性的荷載-位移全過程分析方法,系統(tǒng)分析凱威特型弦支穹頂結構的彈塑性穩(wěn)定性性能。使用完全Newton-Raphson迭代法和弧長

3、法相結合的策略對結構進行全過程平衡路徑的跟蹤,得到荷載-位移全過程曲線。從非線性失穩(wěn)模態(tài)、彈塑性極限承載力的宏觀角度分析其彈塑性穩(wěn)定性能,并與其對應的單層網(wǎng)殼進行彈塑性穩(wěn)定性的對比分析。重點考慮了矢跨比、撐桿高度、預應力水平、活荷載不對稱布置、初始缺陷等參數(shù)對其彈塑性穩(wěn)定性能的影響。
　　從凱威特型弦支穹頂結構的塑性開展廣度和深度的宏、微觀指標考察其彈塑性穩(wěn)定性性能,總結了其在靜力荷載作用下的塑性開展機理,并與其對應的單層網(wǎng)殼進行

4、對比分析,總結塑性開展機理的不同和優(yōu)勢。分析了參數(shù)變化對其塑性開展的影響規(guī)律。
　　評估了材料非線性對凱威特型弦支穹頂結構極限承載力的影響。通過對本文260例計算模型的統(tǒng)計分析,提出了本文建議的矢跨比在1/8至1/4范圍內(nèi)凱威特型弦支穹頂結構的塑性折減系數(shù)代表值Cp=0.471,用以評估材料非線性對結構承載力的影響,進而建議對于凱威特型弦支穹頂進行彈性全過程分析時,安全系數(shù)K可取4.18。為此類結構的工程設計及安全適用提供了依據(jù)。