学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

索膜结构的初始形状确定及张拉施工模拟分析

作　者: 耿艳丽
导　师: 孙文波
学　校: 华南理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 车辐式张拉索膜结构几何非线性有限元法张拉施工模拟千斤顶单元
分类号: TU399
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 53次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

车辐式张拉索膜结构造型适应力强,力学性能好,充分体现了结构的轻巧、高强等特点,其作为索膜结构的一种现今逐渐被广泛运用于大跨度结构中。由于目前大跨度结构的规模越来越大,施工复杂,合理的施工技术及安装方案是结构成形的首要保证,同时对结构成形后的受力状态也有着直接的影响。为确保施工过程安全与安装完成后结构可靠,因此有必要进行张拉施工全过程模拟分析以预先确定合理的施工方案,切实有效地指导实际张拉施工过程安全顺利的进行。本文首先在阅读大量相关文献并进行总结工作的基础上,基于非线性有限元理论,考虑结构自重的影响,采用有限元软件Strand7对车辐式结构进行了找形分析。在找形分析的基础上对结构进行非线性静力计算,结果满足规范要求,验证了找形结果的合理性与可靠性,为后续的施工模拟分析打下基础。随后,本文较全面地介绍了张拉索膜结构施工模拟分析的理论基础,并对现有张拉索膜结构常用的施工方法和施工模拟方法进行介绍。讨论了正分析法与反分析法的原理和特点,比较得出本文车辐式张拉结构的施工模拟方法。参考现有的施工方法,本文采用张拉径向索法对车辐式张拉结构进行施工张拉,采用反分析法进行施工全过程模拟。对分析过程中出现的收敛性问题进行分析并提出解决方案。最后得到施工成形过程中结构的几何形状和构件内力的变化规律及施工各阶段的控制参数。本文最后重点针对施工张拉反分析模拟的不足之处,基于Strand7将模型在Cable单元的状态下引入千斤顶单元,模拟实际施工中的牵引索,对径向索的张拉就位过程进一步模拟分析,得到的结果与实际规律和数据相符。表明基于Strand7平台的千斤顶单元可以改进反分析法的不足之处,使之更好的运用于张拉索膜结构的施工模拟分析中。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-18
  1.1 张拉索膜结构概述  9-14
    1.1.1 膜结构的分类与发展  9-13
    1.1.2 车辐式张拉索膜结构的形式与特点  13-14
  1.2 张拉索膜结构施工的特点和施工模拟分析的必要性  14-15
  1.3 国内外研究现状  15-16
  1.4 本文的主要工作  16-18
第二章张拉索膜结构的找形分析  18-29
  2.1 张拉索膜结构的找形问题  18
  2.2 张拉索膜结构找形方法简介  18-20
    2.2.1 力密度法  19
    2.2.2 动力松弛法  19
    2.2.3 非线性有限元法  19-20
    2.2.4 其他方法  20
  2.3 索单元的几何非线性有限元理论  20-25
    2.3.1 索的单元类型与计算单元选定  20-21
    2.3.2 索单元几何非线性有限元方程  21-23
    2.3.3 局部坐标系下的单元平衡方程  23
    2.3.4 整体坐标系下的单元平衡方程  23-24
    2.3.5 结构平衡方程  24-25
  2.4 基于Strand7 平台的车辐式张拉结构的找形分析  25-28
  2.5 本章小结  28-29
第三章索膜结构张拉施工模拟分析的理论与方法  29-39
  3.1 施工力学  29-31
    3.1.1 时变力学和施工力学问题的提出与研究进展  29-30
    3.1.2 施工力学的分析方法  30-31
  3.2 非线性方程组的迭代求解方法  31-34
    3.2.1 Newton-Raphson 法和修正的Newton-Raphson 法  32-33
    3.2.2 拟牛顿法  33
    3.2.3 增量法  33-34
  3.3 收敛准则  34-35
  3.4 张拉索膜结构的施工方法  35-37
  3.5 张拉索膜结构施工模拟分析  37-38
  3.6 本章小结  38-39
第四章车辐式结构的张拉施工全过程模拟分析  39-80
  4.1 张拉施工方案的制定原则  39-40
  4.2 张拉施工方案的确定与模型反分析模拟  40-79
    4.2.1 算例分析  40-49
    4.2.2 实际工程分析—深圳宝安体育场屋盖索膜结构  49-79
  4.3 本章小结  79-80
第五章基于Strand7 平台的千斤顶单元  80-95
  5.1 思路的由来  80-82
  5.2 基于Strand7 平台的千斤顶单元  82-84
  5.3 利用千斤顶单元对下径向索张拉就位过程的模拟  84-94
    5.3.1 利用千斤顶单元对算例1 下径向索张拉就位过程的模拟  84-88
    5.3.2 利用千斤顶单元对宝安算例下径向索张拉就位过程的模拟  88-94
  5.4 本章小结  94-95
结论与展望  95-97
  结论  95-96
  展望  96-97
参考文献  97-100
攻读博士/硕士学位期间取得的研究成果  100-101
致谢  101-102
附件  102

索膜结构的初始形状确定及张拉施工模拟分析

内容摘要

全文目录

相似论文