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《湖南大学》 2018年
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单层球面网壳结构在随机初始缺陷下的稳定性研究

张千  
【摘要】:大跨度球面网壳结构作为新型结构的典型代表,由于其具有自重轻、跨度大、造型美观、受力合理等优点而被广泛运用。同时这些优点作为结构优化的成果,使得结构的稳定性问题也变得突出起来。并且,单层球面网壳结构对初始缺陷非常敏感,往往微小的偏差可能导致结构承载力大大降低。因此单层球面网壳结构在缺陷作用下的稳定性问题是网壳结构设计中存在的重要问题。本文通过对现有的一致缺陷模态法和随机缺陷模态法进行研究比较,认为网壳结构的初始几何缺陷应该考虑其随机性,而随机缺陷模态法需要大量的随机抽样计算限制了其应用;此外研究表明结构的高阶屈曲模态对结构的影响很大,一致缺陷模态利用结构的最低阶屈曲模态模拟的结构初始缺陷不一定是最不利缺陷情况。针对现有缺陷研究方法的不足,本文提出了一种网壳结构在随机初始缺陷作用下的稳定承载力确定方法,这种稳定承载力确定方法主要由两步骤完成:第一步:改进随机缺陷模态叠加法并选取其作为单层球面网壳结构的初始几何缺陷模拟方法。这样不仅考虑了单层球面网壳结构初始几何缺陷的随机性以及高阶模态的影响,而且大大降低了随机变量的个数,其数量远远少于随机缺陷模态法,这样将单层球面网壳结构的随机缺陷模拟问题变成一个低维问题。第二步:提出一种基于可靠度的稳定承载力确定方法。这种方法在随机变量较少的低维问题中,不仅大大减少了确定性有限元计算的次数,同时能够保证相当高的精度。在随机缺陷作用下,单层网壳结构的稳定承载力可视为随机变量,为了计算单层网壳结构的稳定可靠性,一般需求出其分布。该稳定承载力确定方法与随机缺陷模态叠加法相结合,可以高效精确地计算单层网壳结构在随机缺陷作用下的稳定承载力。最后,结合本文提出的单层球面网壳结构在随机初始缺陷作用下的稳定承载力确定方法,对不同参数的网壳结构在随机初始缺陷的作用下的稳定性能进行了研究,得出了一些具有参考价值的结论。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TU399

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【参考文献】
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