收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

索网结构非线性全过程分析与研究

余志祥  
【摘要】: 索网结构是张力结构体系的一个重要组成部分,和传统刚性结构相比较其结构行为有两个显著的特点:几何形态和索单元预应力分布相互影响,力学分析模型的确定需要通过找形实现,这是一个高度几何非线性的过程;结构负荷工作阶段,无论其静力行为还是动力行为均体现出较高的非线性特性,结构工作行为极容易受结构参数变化的影响。 本文首先按照U.L公式推导建立了索网结构非线性增量平衡方程,根据索网结构找形的支座位移法,结合非线性方程组的求解,给出了索网找形的数值化过程;然后借助大型有限元通用分析程序ANSYS,采用支座位移法,按照完全Newton—Raphson法和BFGS相结合进行非线性求解的思路对索网结构实现了找形,并利用APDL语言编制了找形的程序,结果比较表明,本文的找形方法是可靠的;由于索网结构的几何形态在索段预应力分布改变的情况下存在几何失稳的问题,本文研究了初始预应力和结构自重对形态稳定的影响,确定了影响索网形态稳定的主要因素;在确定的几何形态基础上,分别考虑了荷载分布形式、荷载强度变化、索段预拉力、索段截面积和矢跨比变化对索网静力力学行为的影响,确定了影响索网静力行为特性的主要因素。 确定了索网结构的基本力学行为后,为了研究其动力特性,本文按照Hamilton原理推导了结构动力有限元平衡微分方程。同时给出了索网结构中常用的索单元的力学特性矩阵。然后,介绍了振动平衡微分方程求解的数值积分方法,给出了中心差分法、线性加速度法、Wilson-θ和Newmark-β法的积分格式,建立起索网结构动力有限元分析的方法;为了研究索网结构自振特性,本文推导了自振振频率计算的Lanczos法和振型参与系数,然后进行了自振特性分析,研究表明,索网结构以竖向振动为主;同时,还分别考虑了主索面积、副索预拉力、荷载分布形式、荷载变化以及大变形效应对结构自振特性的影响,得出了相应的规律;据此进行了地震反应谱分析,对影响谱响应的参数,如结构阻尼、模态扩展阶次、谱输入方向和大变形效应等进行了研究,结果表明阻尼和大变形效应对结构谱响应特性影响较大;为了研究索网结构的瞬态动力特性,在有限元动力理论的基础上建立了动力非线性问题求解的增量平衡方程,给出了方程的求解流程,同时还对非线性动力问题求解参数的选择作了探讨;然后分别考虑地震记录的一维输入、多维输入、结构荷载效应和结构参数对其抗震性能的影响作了详细的计算分析,揭示了索网结构地震动响应变化规律。本文的研究内容对实际索网结构的全过程分析设计有参考价值。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张新培;索网结构可靠指标β的计算方法[J];计算力学学报;1993年01期
2 晏景通,高日;不同索元模式对索网结构受力分析的影响[J];钢结构;2002年03期
3 曾华卿;;索网结构的最小二乘高斯配点法[J];华中建筑;1991年01期
4 袁兵;苏建华;;最小二乘法在索网结构力密度法找形中的应用[J];广州大学学报(自然科学版);2006年04期
5 秦力一,罗大公;预应力鞍形索网结构的Galerkin配线解法[J];特种结构;1996年04期
6 顾建飞;姚谏;钱国桢;;索网结构与膜结构自振频率近似求解法[J];钢结构;2006年01期
7 周焕廷;袁健;李国强;;索网结构找形分析及其在ANSYS中的实现[J];水利与建筑工程学报;2007年04期
8 冯全敢;厉林海;;复位平衡法在索网结构找力分析中的应用[J];山西建筑;2011年16期
9 张新培;“小震”作用下索网结构可靠指标β的计算方法[J];计算力学学报;1996年04期
10 赵俊钊;陈务军;付功义;任小强;;索网找形分析方法与成形试验研究(英文)[J];空间结构;2008年02期
11 李曾林,沈世钊;双曲抛物面悬挂薄壳结构工作性能的研究[J];哈尔滨建筑大学学报;1988年01期
12 陈德兴;王年桥;;实加线性衰减动载作用下土中浅埋索网结构动力分析[J];解放军理工大学学报(自然科学版);1992年04期
13 蔡宏儒,余志祥,林宏图;自选参数动力松驰法在索网结构中的应用[J];四川建筑;2003年03期
14 余志祥,蔡宏儒;索网结构有限元找形与参数分析[J];四川建筑科学研究;2004年02期
15 曾小飞,叶继红,叶冶;动力松弛法与力密度法在索网结构找形中的比较分析[J];空间结构;2003年04期
16 钱宏亮;范峰;金晓飞;沈世钊;王启明;;FAST30m模型整体索网结构试验研究[J];土木工程学报;2008年04期
17 吴晓;杨立军;黎大志;文会军;;温度变化对正交索网结构非线性振动的影响[J];空间结构;2009年02期
18 杨东武;保宏;;非对称索网抛物面天线力平衡特性及预拉力设计[J];机械工程学报;2009年08期
19 陈树辉,林文静,许光耀,黄建亮;索网结构静力分析的动态松驰法[J];应用力学学报;2002年02期
20 游桂模;尚仁杰;丁洁民;;双向多跨连续索桁架-索网结构静力分析[J];结构工程师;2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胡洋;王丰;周黎光;杜彦凯;李晨光;;单向双层索网幕墙结构施工全过程数值模拟分析研究[A];第十一届后张预应力学术交流会论文集[C];2011年
2 尤国强;;可展开天线中索网结构的形态分析与设计[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年
3 袁英战;苏浩;苏国柱;李建伟;;扬州体育公园游泳跳水馆预应力双层索网结构深化设计[A];钢结构工程研究⑧——中国钢协结构稳定与疲劳分会第12届(ASSF-2010)学术交流会暨教学研讨会论文集[C];2010年
4 雷震;;星载可展天线索网预张力设计[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年
5 吴文奇;刘航;李晨光;游大江;;广东佛山世纪莲花体育场屋盖索网结构施工仿真分析[A];第二届全国钢结构施工技术交流会论文集[C];2008年
6 杜彦凯;仝为民;吕学政;周黎光;束伟农;蔡明;;柔性边界幕墙索网张拉施工方法研究[A];第二届全国钢结构施工技术交流会论文集[C];2008年
7 苏建华;韩大建;王勇;;索网结构形状判定的杆长修正法[A];计算机技术在工程建设中的应用——第十一届全国工程建设计算机应用学术会议论文集[C];2002年
8 钱宏亮;范峰;金小飞;;FAST 30m模型整体索网结构的张拉成型分析[A];首届全国钢结构施工技术交流会论文集[C];2006年
9 曾华卿;;索网结构的最小二乘高斯配点法[A];第五届空间结构学术交流会论文集[C];1990年
10 钱若军;张德锋;;索网结构外形判定(Form Finding)控制点逼近法[A];第五届空间结构学术交流会论文集[C];1990年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨东武;星载大型可展开索网天线结构设计与型面调整[D];西安电子科技大学;2010年
2 尤国强;索网式可展开天线的形态分析与优化设计[D];西安电子科技大学;2013年
3 胡正平;索网穹顶结构协同作用特性及施工全过程跟踪研究[D];中国矿业大学(北京);2013年
4 钱宏亮;FAST主动反射面支承结构理论与试验研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
5 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
6 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
7 周亚刚;斜拉索—辅助索系统动力特性和减振研究[D];同济大学;2007年
8 罗鹰;大型星载可展开天线的动力优化设计与工程结构的系统优化设计[D];西安电子科技大学;2004年
9 杜敬利;超大型天线馈源索支撑系统与索网主动主反射面的力学分析与优化设计[D];西安电子科技大学;2006年
10 苏建华;空间索膜结构的力密度法静力分析研究[D];华南理工大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王菲;空间索网结构的网面成型分析[D];西安电子科技大学;2010年
2 简幼锋;索网结构的力学分析与网面调整研究[D];西安电子科技大学;2011年
3 戎有兰;空间索网结构的型面精度分析[D];西安电子科技大学;2011年
4 李康业;大跨度索网结构索力计算与测量方法研究[D];华南理工大学;2012年
5 夏美梦;双圈环形桁架天线索网结构设计与型面精度调整[D];浙江大学;2012年
6 田东奎;柔性后缘非线性力学建模与驱动机制[D];哈尔滨工业大学;2013年
7 许秀颖;鸟巢型索网结构的力学分析[D];河北大学;2010年
8 王勇帆;网状可展天线反射面形面精度分析[D];哈尔滨工程大学;2013年
9 高京京;索网结构损伤识别数值与试验研究[D];河北大学;2010年
10 王永慧;单层平面索网点支式玻璃幕墙结构性能研究[D];昆明理工大学;2009年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 力文;单层索网结构幕墙的工作原理及结构简述[N];中国建设报;2009年
2 王仕统;空间结构建设应重视四个原则[N];中国建设报;2004年
3 记者 谢峰 通讯员 盖爽;绐年轻人机会的“基金”[N];首都建设报;2008年
4 杨学中;第五届预应力结构理论与工程应用学术会议落下帷幕[N];中国建设报;2008年
5 中国钢结构协会空间结构分会秘书长、北京工业大学教授 薛素铎;发展速度虽快 瓶颈尚需突破[N];建筑时报;2009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