收藏本站
《武汉理工大学》 2004年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

索和膜结构形状确定理论研究

万红霞  
【摘要】:索和膜结构是一种新颖的空间张力结构,由于其独特的力学性能,其分析、设计和施工均不同于传统的结构形式,其中初始形状确定是索和膜结构设计中的关键问题,是索和膜结构荷载态分析以及膜结构剪裁分析的基础。本文对索和膜结构的初始形状确定问题进行了系统的分析研究,提出了实用的计算方法和理论,具有重要的实际工程应用价值和理论意义。 首先从建立结构体系的平衡方程出发,论述了反映体系结构力学特性的平衡矩阵的四个基本矢量子空间的意义及其求解方法。对结构体系(不)稳定性的两个方面进行了分析,给出了将内部机构位移模态与整体机构位移模态分离的方法。论述了一阶无穷小位移机构,即可刚化机构的判定条件及计算方法。 在几何非线性有限元理论的基础上,建立了膜结构和索网结构非线性位移法找形分析的基本方程。同时提出了一种新的找形计算方法——直接迭代法,该方法建立在膜结构和索网结构非线性分析的基础上,但无需组装整体刚度矩阵,较之非线性位移法更加简单、高效。 从节点的平衡条件出发,建立了索网结构力密度法找形分析的基本方程和张力膜结构、气承式膜结构应力密度法找形分析的基本方程。同时证明了:等力密度的索网初始平衡曲面中所有索段长度的平方和具有极小值;索网结构的等内力平衡曲面即为极小曲面:张力膜结构的等应力平衡曲面即为极小曲面。在索膜结构的两种不同的找形方法应力密度法与非线性位移法之间建立了本质的联系,通过理论推导证明了:应力密度法实际上可看作非线性位移法的一种特殊情况。 系统地论述了动力松弛法找形计算的基本理论和求解方法。对于计算过程中动能峰值处的重新初始化、数值计算的稳定性条件进行了分析。给出了索网结构、张力膜结构和气承式膜结构单元内力及节点刚度的计算方法。其中,对于膜结构的单元内力及节点刚度,提出了一种新的计算方法,该方法可直接由膜单元确定单元内力及节点刚度,而无需将膜单元转换成等效的杆单元。这种新的计算方法在两种不同的找形分析方法动力松弛法和非线性位移法之间建立了本质的联系。 给出了索网结构采用非线性位移法、力密度法进行初始形状确定的求解方法和步骤,编制了相应的计算程序。通过数值算例验证了本文方法和计算程序的正 武汉理工大学博士学位论文 确性。同时得到了一些重要结论:在非线性位移法找形分析中,材料弹性模t的 取值对最终得到的结构形状和内力分布有着直接的影响;在力密度法找形分析中, 索单元的力密度是找形分析的重要参数,索网结构的形状和刚性取决于边索与内 索力密度的相对比值,而与其绝对大小无关,两者的比值越大,曲面的曲率越小, 刚性越大;采用非线性位移法找形,在控制点附近网格出现严重的变形:力密度 法可以由任意的初始平面网格,通过设定不同的力密度比值和控制点坐标得到不 同的曲面形态,应用于索网结构的找形,计算更为简单、离效。 给出了张力膜结构和气承式膜结构等应力密度曲面以及等应力曲面的求解方 法和步骤,编制了相应的计算程序。通过数值算例验证了本文方法和计算程序的 正确性。同时得到了一些重要结论:在应力密度法找形分析中,膜单元的应力密 度和索单元的力密度是找形分析的重要参数,薄膜结构的形状和刚性取决于索的 力密度与膜的应力密度的相对比值,而与其绝对大小无关,两者的比值越大,曲 面的曲率越小,刚性越大。针对非线性位移法找形中初始几何形状和预张力分布 两类荃本变t的人为假定,导致迭代发散的问题,以及应力密度法找形中难以得 到精确解和最终的应力分布难以控制的问题,提出了将两种方法结合的思路,即 以应力密度法计算得到的曲面几何作为初始几何,通过重新设定初始应力后,采 用非线性位移法求解,有效地解决了两种方法各自的缺陷. 关妞询:索网结构,薄膜结构,张力结构,形状确定,几何非线性
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TU399

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蓝天;;膜结构——成就、问题与展望[J];海威姆预应力技术;2001年04期
2 张其林,张莉;膜结构形状确定的三类问题及其求解[J];建筑结构学报;2000年05期
3 叶继红,李爱群,刘先明;动力松弛法在索网结构形状确定中的应用[J];土木工程学报;2002年06期
4 李国强;沈黎元;罗永峰;;索结构形状确定的逆迭代法[J];建筑结构;2006年04期
5 赵卿;黄超;;统计-支持向量机模型在大坝位移分析预测中的应用[J];测绘信息与工程;2009年03期
6 向阳,沈世钊;悬索结构的初始形状确定分析[J];哈尔滨建筑大学学报;1997年03期
7 张志宏;董石麟;邓华;;张弦梁结构的计算分析和形状确定问题[J];空间结构;2011年01期
8 李邵军,冯夏庭,杨成祥,黄河;基于三维地理信息的滑坡监测及变形预测智能分析[J];岩石力学与工程学报;2004年21期
9 沈祖炎;汤荣伟;赵宪忠;;基于悬链线元的索穹顶形状精确确定方法[J];同济大学学报(自然科学版);2006年01期
10 宋昌永,沈世钊;索网结构形状确定分析[J];空间结构;1995年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 宋昌永;沈世钊;;薄膜结构的形状确定分析[A];第六届空间结构学术会议论文集[C];1996年
2 蓝天;;膜结构——成就、问题与展望[A];第九届空间结构学术会议论文集[C];2000年
3 宋昌永;王树斌;;薄膜结构中索滑动对结构性能的影响[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2001年
4 张其林;张莉;罗晓群;;预应力梁-索屋盖结构形状确定[A];第九届空间结构学术会议论文集[C];2000年
5 余扶健;;网格扁壳的非线性稳定分析[A];第四届空间结构学术交流会论文集(第二卷)[C];1988年
6 郭璐;;索及索加强膜结构的初始形状判定分析[A];全国索结构学术交流会论文集[C];1991年
7 黄建文;朱晞;;近震作用下钢筋混凝土桥墩基于位移的抗震设计[A];第十六届全国桥梁学术会议论文集(上册)[C];2004年
8 王恒军;罗晓群;张其林;;拉杆支撑体系玻璃幕墙的结构计算[A];第九届空间结构学术会议论文集[C];2000年
9 吴志桥;任均国;;非惯性系下矩形板动力学建模与仿真[A];首届全国航空航天领域中的力学问题学术研讨会论文集(下册)[C];2004年
10 李铁英;魏剑伟;李世温;张善元;;应县木塔扭转振动特性和地面强迫振动试验与分析[A];第16届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ册)[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前6条
1 季玉娜;巧把日妆改晚妆[N];保健时报;2003年
2 本报记者 周清春 侯静;近看“神六”航天服[N];科技日报;2005年
3 靳文;现代玉器加工程序详解[N];中国黄金报;2007年
4 张学刚;运动与建筑的完美结合[N];中国建设报;2004年
5 石小霞;嵌甲并非甲沟炎[N];医药养生保健报;2006年
6 记者 郑晓春;按需定型的生物活性支架问世[N];科技日报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 万红霞;索和膜结构形状确定理论研究[D];武汉理工大学;2004年
2 徐伟锋;清醒猴V1区神经元整合野的分类和功能的研究[D];中国科学院研究生院(上海生命科学研究院);2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宋慧敏;索穹顶形态确定的研究[D];南京理工大学;2008年
2 刘中华;玻璃采光顶支承结构体系的理论与应用技术研究[D];浙江大学;2003年
3 赵宪波;张弦梁(桁架)结构形状确定及静力性能分析[D];东南大学;2005年
4 许丽娜;活性粉末混凝土桥墩的地震响应分析[D];北京交通大学;2007年
5 沈喜辉;双索张弦梁结构找形与受力性能分析[D];哈尔滨工程大学;2006年
6 刘小聪;索网找形与静力性能计算研究[D];西南交通大学;2006年
7 李琴琴;大型索网结构网面形状优化设计[D];西安电子科技大学;2008年
8 王利军;张力膜结构形态分析及程序设计[D];东南大学;2006年
9 邓暖;单层索网玻璃幕墙结构抗风研究[D];重庆大学;2008年
10 苏浩;张拉索膜结构找形分析与计算[D];哈尔滨工程大学;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026