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《武汉理工大学》 2013年
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随机单层网壳结构稳定性的统计分析

舒星  
【摘要】:近年来,网壳结构在建筑工程中的运用越来越广泛,对其的设计及研究越来越受到人们的重视。而作为一种对缺陷敏感的结构而言,其考虑缺陷状态下的网壳结构稳定性分析就显得非常之有意义。 网壳结构在缺陷状态下的稳定性分析分为三大非线性分析:一,只考虑几何非线性分析;二,只考虑材料非线性分析;三,考虑几何和材料的双重非线性分析。而对于单层网壳结构而言,其主要稳定性极限荷载主要靠几何非线性控制。因此,本文主要研究单层网壳结构的几何非线性稳定分析。 由于施工水平等各种因素的影响,网壳结构不可避免的存在初始安装缺陷,这将导致设计的网壳结构的极限荷载的降低。特别是对于单层网壳结构,其极限荷载对初始安装缺陷更为敏感。所以研究带随机性的初始安装缺陷的单层网壳结构的极限荷载并对其进行统计分析具有很好的实际意义。 本文首先详尽的进行空间梁单元的切线刚度矩阵的推导,并运用MATLAB软件将其编译到本文的几何非线性分析程序中。为了验证编译程序的正确性,本文将所编程序运用到几个简单结构中运行并与ANSYS的运行结果作对比。得出对比图分析图。文中从简到繁,依次对空间三梁的几何非线性分析,24单元六角穹顶网壳的几何非线性分析与ANSYS作对比。得出的结论是:本文所编的程序计算结果的精度满足要求。 其次,本文采用MATLAB编译的程序,分别对24单元六角穹顶网壳及跨度达35M的施威德勒型单层球面网壳,考虑初始随机安装缺陷状态,运用蒙特卡洛模拟法进行几何非线性稳定性极限荷载计算分析,并对其结果进行统计分析。得出一些对网壳设计、施工及研究有帮助的结论。 研究表明:对网壳结构而言,尤其是单层网壳结构,考虑缺陷状态下的稳定性极限荷载比没有考虑缺陷下的分析,其下降量是非常显著的。研究结果还表明传统的一致缺陷模态法得到的极限承载力仍然有一定的风险,这些研究结论为网壳的实际设计与施工提供了有价值的参考。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TU33

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【参考文献】
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