基于接觸共同工作板片空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題的研究.pdf

1、空間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定分析，是結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中非常重要的問題，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須考慮穩(wěn)定問題以防止結(jié)構(gòu)發(fā)生失穩(wěn)。然而迄今為止，科學(xué)而較為方便地確定包括板片空間結(jié)構(gòu)在內(nèi)的空間結(jié)構(gòu)殼體的臨界荷載仍是一個(gè)沒有很好解決的難題。如何定量尋求一種比較全面、客觀而又方便的確定空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的方法是此類結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用中必須深入研究和亟待解決的課題。 在板片空間結(jié)構(gòu)體系中，板片與金屬骨架的非協(xié)調(diào)接觸處通過摩擦接觸作用傳遞相互作用力，來實(shí)現(xiàn)板片與金屬骨架的共

2、同工作。在板片空間結(jié)構(gòu)體系共同工作問題已有的研究中，大都局限于一般應(yīng)力問題的分析，而且往往把共同工作問題簡化為公共結(jié)點(diǎn)處的位移協(xié)調(diào)問題，對實(shí)際存在的摩擦接觸問題不加考慮。 理論和試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)接觸共同工作對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性確實(shí)有很大的影響，接觸問題一直是理論研究及工程設(shè)計(jì)中的一個(gè)復(fù)雜問題，接觸狀態(tài)的約束方程作為非線性約束控制全過程，接觸問題表現(xiàn)出很強(qiáng)的非線性特征。 本文首先對穩(wěn)定的基本概念和原理進(jìn)行了歸納和闡述，包括失穩(wěn)機(jī)理、

3、失穩(wěn)特征、穩(wěn)定問題的分類、穩(wěn)定問題與強(qiáng)度問題的對比等，然后詳細(xì)描述了接觸問題的力學(xué)分析方法，根據(jù)分析問題的需要對傳統(tǒng)接觸模型加以改進(jìn)，并給出了基于接觸共同工作穩(wěn)定性分析的有限元數(shù)值求解方法的迭代格式。 針對板片空間結(jié)構(gòu)體系，研究了基于接觸共同工作穩(wěn)定問題的有限元模型的實(shí)現(xiàn)方法，詳細(xì)考察了多種關(guān)鍵因素(接觸單元數(shù)量、接觸剛度、摩擦系數(shù)、接觸間隙等)對板片結(jié)構(gòu)穩(wěn)定極限承載力和屈曲撓度計(jì)算結(jié)果的影響，得出了一些非常有益的結(jié)論。

4、 在以上工作的基礎(chǔ)上，針對三個(gè)板片空間結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，采用本文提出的基于接觸共同工作板片空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析的數(shù)值方法和建立的有限元模型，進(jìn)行非線性穩(wěn)定計(jì)算和分析。結(jié)果顯示本文所提出的基于接觸共同工作板片空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析的計(jì)算模型能夠較為真實(shí)的反映板片空間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能，也表明了板片空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析中考慮接觸共同工作的合理性和必要性。所得出的結(jié)論可望對進(jìn)一步完善板片空間結(jié)構(gòu)體系有積極的意義，為該結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)計(jì)算提供一個(gè)實(shí)際可行的方法。