单层球面网壳极限承载力的精细化有限元分析

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yanglch234
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稳定性分析是单层网壳结构设计中的关键问题,网壳的稳定性和承载力变化都可以从其荷载-位移全过程曲线中得到体现。研究网壳结构的荷载-位移曲线也可较准确的把握结构强度、节点刚度、以及缺陷等因素对网壳的影响。  网壳结构中焊接空心球节点应用较为广泛,作为网壳结构中的关键节点-球节点对网壳结构稳定性有重要的影响。虽然网壳的跨度和矢跨比、初始缺陷、荷载分布等参数也是影响网壳稳定性的重要因素,但前人都已经做了深入得研究,本文将在前人研究的基础上,着重对焊空心球节点对网壳稳定性的影响展开精细化分析。研究选用有限元分析软件ANSYS中的Shell181单元,建立精细化模型进行数值分析,综合考虑网壳类型和计算速度的限制,选取有代表性的K6(2)网壳为计算模型,研究内容主要分为以下三个部分。  第一部分采用传统的梁单元分析和精细化壳单元分析两种方法对模型进行研究,对比两种分析方法的结果,寻找共同点和差异之处,确定精细化分析方法的适应性。第二部分主要研究焊接空心球节点参数(球壁厚、球直径)变化对网壳的影响,根据不同节点参数建立精细化壳单元分析模型,通过数值计算获取不同球节点参数时网壳的荷载-位移曲线,提取相关网壳失稳时位移、应力、塑性云图,最后得出焊接空心球节点参数变化对网壳稳定性和极限承载力的影响规律。第三部分主要研究钢材焊接过程引起的焊接区域材料性能变化、焊接缺陷以及初始缺陷对网壳极限承载力的影响,得出相关结论。  为考察模型尺寸效应,本文还选取符合工程常用尺寸的模型进行壳单元数值分析,并与梁单元方法计算结果对比,再次证明了精细化分析方法结论的正确性。
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