学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

单层球面网壳在冲击荷载下的动力响应与失效模式研究

作　者: 谭双林
导　师: 沈世钊
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 单层球面网壳冲击荷载失效模式动力响应
分类号: TU399
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 102次
引　用: 4次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着社会经济的发展以及人们对建筑结构功能和舒适度要求的提高,大跨空间结构,特别是网壳结构,已作为各地的标志性建筑物得到越来越广泛的应用。与此同时冲击现象也随之增加,并且冲击荷载具有短时超强、破坏力极大的特点。而正是由于此类结构重要的政治、经济意义,并且破坏后果十分严重,所以对于大跨空间结构在冲击荷载作用下的灾害性研究也成为当今科技发展的热点问题。特别是在9.11事件后,人们对冲击荷载作用下结构的动力响应与失效模式更为关注。本文首先介绍了Hamilton变分原理、结构动力学基本方程的推导以及求解非线性问题的中心差分法,该方法也是求解冲击问题的通用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA所采用的方法。然后对ANSYS/LS-DYNA在求解冲击问题中的单元类型、材料模型和接触类别等问题进行详细说明,提出了一种适合于冲击荷载作用下网壳结构分析模型的建模方法;并通过与典型算例的解析值进行对比,验证了有限元软件求解冲击问题时各项设置的正确性。在此基础上,利用ANSYS/LS-DYNA软件对冲击荷载作用下的60m跨度的K8型单层球面网壳进行了分析,通过考察结构的变形全过程以及结构内部的损伤发展情况,定义了单层球面网壳在冲击荷载下的四种失效模式:低速轻度损伤、结构局部凹陷、结构整体倒塌、高速冲切破坏。同时分析了各种失效模式中的动力响应(节点位移、冲击力、杆件应力)规律,并进行了相互的比较。在失效模式研究的基础上,通过改变冲击物质量、冲击速度、冲击点位置、冲击角度、网壳屋面荷载、矢跨比以及初始缺陷等荷载与结构参数,对网壳结构在冲击荷载下的响应进行了参数研究,全面考察了这些参数对失效模式的影响,并阐述了失效模式随各参数变化的分布规律,确定了导致单层球面网壳更容易出现结构整体倒塌的相对不利情况。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-17
  1.1 课题背景  8-10
  1.2 结构冲击动力学问题简介  10-12
  1.3 研究现状  12-16
    1.3.1 混凝土结构在冲击荷载下的研究  12-14
    1.3.2 钢结构在冲击荷载下的研究  14-16
  1.4 本文研究内容  16-17
第2章冲击荷载下网壳结构的动力分析方法  17-33
  2.1 引言  17
  2.2 结构动力分析方法的基本原理  17-24
    2.2.1 Hamilton变分原理  18-19
    2.2.2 中心差分法  19-24
  2.3 基于ANSYS/LS-DYNA的冲击荷载下网壳结构的建模方法  24-29
    2.3.1 单元类型  24-25
    2.3.2 材料模型  25-27
    2.3.3 接触类别  27-29
  2.4 典型算例验证  29-32
  2.5 本章小结  32-33
第3章单层球面网壳在冲击荷载下的失效模式与动力响应  33-48
  3.1 引言  33
  3.2 冲击荷载下网壳结构的参数设置  33-34
  3.3 网壳结构的典型动力响应算例  34-44
  3.4 失效模式定义  44-47
  3.5 本章小结  47-48
第4章失效模式的分布规律研究  48-65
  4.1 引言  48
  4.2 参数分析方案  48-50
  4.3 失效模式的分布规律  50-63
    4.3.1 冲击物质量与冲击速度的影响  50-52
    4.3.2 冲击点位置的影响  52-56
    4.3.3 冲击角度的影响  56-59
    4.3.4 屋面荷载的影响  59-60
    4.3.5 矢跨比的影响  60-62
    4.3.6 初始缺陷的影响  62-63
  4.4 本章小结  63-65
结论  65-66
参考文献  66-71
致谢  71

单层球面网壳在冲击荷载下的动力响应与失效模式研究

内容摘要

全文目录

相似论文