板片空間結構的隨機缺陷穩(wěn)定性研究.pdf

1、包括板片空間結構在內的大跨空間結構由于跨度大、構件截面薄且以受壓為主，其破壞形態(tài)往往為失穩(wěn)破壞，因此在空間結構設計中必須考慮穩(wěn)定問題以防止發(fā)生失穩(wěn)破壞。在空間結構中，缺陷是影響結構穩(wěn)定最關鍵的因素之一，雖然已有不少關于結構缺陷穩(wěn)定性的研究成果，但是還有許多問題需要解決，其中如何簡便和準確的確定缺陷對結構穩(wěn)定性的影響已成為空間結構設計和研究中亟待解決的課題。 理論和試驗研究發(fā)現(xiàn)缺陷對空間結構穩(wěn)定承載力尤其是單層網(wǎng)殼結構影響極大。板

2、片空間結構由于考慮了板片與骨架共同工作，其受力性能得到了改善，而對板片空間結構缺陷敏感性的研究還處于初步階段，已有的板片空間結構研究中，諸如板片厚度、結構的矢跨比、邊界條件、結構的跨度等因素對結構缺陷敏感性的影響還沒有被考慮，隨機缺陷樣本數(shù)目的選取也沒有完善的理論依據(jù)。另外，理論研究表明結構屈曲類型對結構缺陷敏感性有重大影響，但是如何簡便的判別結構屈曲類型還需要進一步研究，這些問題的研究對結構穩(wěn)定承載力的準確計算都起關鍵作用，有必要深入

3、研究。 本文首先分析歸納結構缺陷敏感性的漸近理論，說明結構屈曲類型對結構缺陷敏感性起著關鍵作用，有必要研究結構屈曲類型的判別方法。然后應用伽遼金法求解集中荷載作用下球殼的臨界荷載公式，再利用李茲法分析集中荷載作用下的球殼的屈曲問題，得到判別結構屈曲類型的一個公式。 分析隨機缺陷方法在結構穩(wěn)定問題研究中的應用，論證了隨機缺陷樣本數(shù)目與計算結果置信水平的關系，并通過數(shù)值算例來驗證結論的正確性，完善了蒙特卡羅隨機有限元法在板片

4、空間結構中的應用的理論依據(jù)。 應用蒙特卡羅隨機有限元方法分別研究板片厚度、結構的矢跨比、邊界條件、結構的跨度等因素對結構缺陷敏感性的影響。進而結合漸近理論，歸納出一個考慮缺陷影響及尺寸變化效應的極限承載力公式。 在以上研究的基礎上，針對四個板片空間結構的試驗模型，分別采用本文歸納的臨界承載力公式和隨機缺陷方法對板片空間結構的缺陷敏感性以及臨界承載力進行計算和分析。計算結果表明本文所提出的極限承載力公式能夠與隨機缺陷方法計