收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于共旋坐标法索杆张力结构的非线性有限元分析

张建云  
【摘要】: 索杆张力结构是由受拉索和受压杆组成的、具有自平衡预应力的一种现代大跨空间结构体系。由于其结构形式优美,空间大,满足了人们生活的需要,越来越受到人们的青睐。目前,国内外对索杆张力结构的研究在理论和实践上均取得了一定的成果。我国在这方面的研究时间还不长,虽然已经取得了一些阶段性成果,但总体来讲,理论还不够全面深入,特别是索穹顶结构在我国还没有工程实例。 首先,本文在查阅大量国内外相关文献的基础上,详细的叙述了索杆张力结构的定义、发展、特点以及国内外的研究现状,同时提出了本文的主要研究工作和研究的技术路线。 其次,分析了几何非线性有限元的基本理论。分析了目前主要的索单元模型,并比较了它们的优缺点。本文在此基础上将四节点的等参索单元和两节点的空间杆单元结合,其中杆单元的切线刚度矩阵是基于共旋坐标法推导的,其目的是将四节点索单元理论与两节点空间直线杆单元结合进行索杆张力结构的非线性有限元分析,并选择了求解非线性有限元方程的迭代方法和收敛准则。 结构的几何稳定性分析是形态分析的首要工作。本文采用平衡矩阵的奇异值分解方法求解索杆的结构位移模态和自应力模态,用几何力法判定了具有一阶无穷小体系的几何稳定性,通过编制结构几何稳定性判定的计算机程序,对多种类型结构的几何稳定性进行了判定。 作为一种柔性结构,索杆张力结构只有在施加预应力之后才具有刚度,因此索杆张力结构的找形分析是结构设计的关键。本文采用有限元单元法求解索杆张力结构已知预应力分布求解几何的找形分析,并用MATLAB语言编制了计算机找形程序。对于已知几何形状求解预应力分布的找形分析,采用基于平衡方程的奇异值分解法求解结构的预应力分布。通过具有代表性的索杆张力结构的算例分析,结果与理论值非常吻合。 最后,本文采用非线性有限元方法对索杆张力结构进行了静力荷载分析。选取多种形式的结构算例,研究工作是基于四节点等参索单元和共旋坐标法推导切线刚度矩阵的杆单元进行的,通过算例同现有的等参索单元算例进行比较,结果表明:四节点等参索单元和基于共旋坐标法推导的杆单元结合能够适用于索杆张力结构的找形分析和荷载分析。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王春江,王人鹏,厉平,王建,周德盛;张力结构节点设计评述[J];结构工程师;2001年04期
2 余志祥,赵雷;张力结构形态确定的改进方法[J];四川建筑科学研究;2005年01期
3 蔺军,冯庆兴,董石麟;大跨度环形平面肋环型空间索桁张力结构的模型试验研究[J];建筑结构学报;2005年02期
4 刘明亮;浅谈大跨度空间结构的发展[J];山西建筑;2003年14期
5 张勇;;浅谈张力膜结构施工过程中的质量控制[J];交通标准化;2007年12期
6 李波;杨庆山;谭锋;;张力结构的施工计算[J];北京交通大学学报;2007年01期
7 肖南;肖新;董石麟;;张力结构形状调整优化分析[J];浙江大学学报(工学版);2009年08期
8 郑敏;;张力结构体系设计的关键问题[J];中国水运(学术版);2006年12期
9 杨益洪;章海斌;徐旭东;;张力节点的试验研究[J];钢结构;2009年11期
10 程次,邓芳,顾磊;张力结构简述[J];四川建筑科学研究;2005年05期
11 肖南;黄玉香;董石麟;肖新;;张力结构位移限制下的形状调整强度优化分析[J];浙江大学学报(工学版);2010年01期
12 钱若军;杨联萍;夏绍华;;张力结构的预应力分析[J];海威姆预应力技术;2001年04期
13 邓华;程军;蒋本卫;楼道安;;索杆张力结构的构件长度误差效应[J];浙江大学学报(工学版);2011年01期
14 沈世钊;武岳;;膜结构风振响应中的流固耦合效应研究进展[J];建筑科学与工程学报;2006年01期
15 许贤;罗尧治;沈雁彬;;张力结构的动态控制研究[J];工程力学;2011年05期
16 任涛;陈务军;付功义;;索网张力结构初应力分析新方法及结构特性[J];华南理工大学学报(自然科学版);2008年06期
17 张锡云;;日本大跨度空间结构发展综述——在’93哈尔滨“21世纪空间结构发展研讨会”上的发言[J];钢结构;1993年04期
18 胥传喜;钱若军;;建筑结构工程的未来发展[J];河海科技进展;1992年02期
19 武岳;杨庆山;沈世钊;;索膜结构风振气弹效应的风洞实验研究[J];工程力学;2008年01期
20 董明,夏绍华,钱若军,沈祖炎;张力结构的非线性有限元分析[J];计算力学学报;1997年03期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 丘利玲;王帆;秦柏源;;张力结构的自平衡体系[A];第七届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2007年
2 陈桥生;;大跨度空间钢结构的发展与施工技术[A];中国钢结构协会成立二十周年庆典暨2004钢结构学术年会论文集[C];2004年
3 刘锡良;李占军;王晓波;张勇;张福海;;预应力拱结构的应用[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2000年
4 方岩;吴积钦;;接触网整体吊弦预配误差分析[A];高速铁路接触网系统新技术研讨会论文集[C];2010年
5 侯丽娟;吴校沛;;新型建筑结构体系浅谈[A];土木建筑学术文库(第15卷)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 蔺军;大跨度葵花型空间索桁张力结构的理论分析和实验研究[D];浙江大学;2005年
2 徐旭东;张力节点的承载力和疲劳性能研究[D];浙江大学;2005年
3 陈学祖;全球化时代的中国新诗危机及其所面临的艺术问题[D];华东师范大学;2004年
4 祖义祯;受荷索杆机构的运动分析[D];浙江大学;2012年
5 李波;张拉索膜结构施工过程模拟分析研究[D];北京交通大学;2008年
6 娄荣;空间钢结构施工力学及其优化控制的研究[D];浙江大学;2009年
7 黄映恺;20世纪书法美学的建构与反思[D];浙江大学;2007年
8 熊伟;大跨度张弦桁架形态优化及竖向抗震设计方法研究[D];西安建筑科技大学;2005年
9 孙其华;创新精神培养与学校道德教育改革[D];南京师范大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高冀峰;基于能量优化的张力结构几何非线性研究[D];华南理工大学;2011年
2 彭林;基于共轭梯度法的张力结构几何非线性分析[D];华南理工大学;2012年
3 张辉;试论人性的两极张力结构[D];中南大学;2007年
4 任晓杰;轻结构展览空间的设计研究[D];东华大学;2007年
5 杜贵首;索杆张力结构的柔性分析[D];上海交通大学;2008年
6 周礼;桅杆斜拉悬索系统模型试验研究[D];浙江大学;2007年
7 肖新;张力结构形状调整优化分析[D];浙江大学;2008年
8 程军;柔性预张力结构的构件长度误差敏感性分析[D];浙江大学;2010年
9 黄玉香;位移限制下杆长变化张力结构性能优化分析[D];浙江大学;2010年
10 卢玉胜;他是小姑娘[D];鲁迅美术学院;2013年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 王文岚 尹弘飚;课改中教师困境的形成与缓解[N];光明日报;2007年
2 汤学智;文学缺氧乏钙[N];社会科学报;2008年
3 牛学智;石舒清新近短篇小说之美[N];文艺报;2005年
4 吴晓燕;做有中国特色的领导人[N];中国经营报;2005年
5 宇文利;何谓民族精神[N];浙江日报;2005年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978