基本信息
- 項目名稱：
- 新型網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的極限承載力分析
- 小類：
- 機械與控制
- 簡介：
- 板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的極限承載力和破壞機理國內(nèi)外研究尚淺。由于板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是一種新型空間結(jié)構(gòu)，尤其是由于板片參與共同作用，要想全面描述板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，必須分析板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的極限行為，研究其極限承載力和破壞全過程，以使結(jié)構(gòu)設(shè)計具有足夠的安全度、可靠性和經(jīng)濟性。
- 詳細介紹：
- 板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是一種受力性能合理，技術(shù)經(jīng)濟效益良好的新型空間結(jié)構(gòu)形式。本文考慮板片和桿件協(xié)同工作時的幾何非線性，采用弧長法跟蹤荷載—位移全過程平衡路徑，對板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定極限承載力性能進行全過程非線性跟蹤分析，確定其穩(wěn)定性能及桿件和錐體單元板件屈服順序，對板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的破壞機理、結(jié)構(gòu)延性、穩(wěn)定極限承載力、強度儲備等問題進行研究，并與普通雙層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進行了比較，得出了可應(yīng)用于工程實踐的重要結(jié)論。 本文考慮板片和桿件協(xié)同工作時的幾何非線性，采用弧長法跟蹤荷載—位移全過程平衡路徑，對板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定極限承載力性能進行全過程非線性跟蹤分析，確定其穩(wěn)定性能及桿件和錐體單元板件屈服順序，對板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的破壞機理、結(jié)構(gòu)延性、穩(wěn)定極限承載力、強度儲備等問題進行研究。 由于板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)整體剛度較大，在整體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)前，部分材料已經(jīng)發(fā)生破壞，且材料破壞時的荷載較失穩(wěn)時的臨界荷載要小得多。當板件使用的材料不同時，桿件和板件的材料屈服順序也不一樣：板件采用混凝土板時，材料破壞首先發(fā)生在混凝土板上；當板件采用鋼板時，則桿件首先發(fā)生破壞。部分板件或桿件發(fā)生材料破壞后整個結(jié)構(gòu)還可以繼續(xù)承載，直到荷載—位移曲線達到第一個上極限點時，發(fā)生穩(wěn)定破壞，從而得到板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定極限承載力。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本項目首次對新型復(fù)合材料板材在板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用進行了深入研究，平且對其彈塑性極限承載力和破壞機理進行系統(tǒng)深入的研究。 基本思路：考慮板片和桿件協(xié)同工作時的幾何非線性，采用弧長法跟蹤荷載—位移全過程平衡路徑，對板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定極限承載力性能進行全過程非線性跟蹤分析，確定其穩(wěn)定性能及桿件和錐體單元板件屈服順序，對板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的破壞機理、結(jié)構(gòu)延性、穩(wěn)定極限承載力、強度儲備等問題進行研究。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- (1)首次對新型復(fù)合材料板材在板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用進行深入研究，對復(fù)合材料板件自身的強度、剛度、穩(wěn)定性、各向異性、幾何非線性等一系列力學(xué)問題進行全面和深入的研究，材料設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計同時進行。 (2)首次對板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的彈塑性極限承載力、破壞機理、結(jié)構(gòu)延性、強度儲備等進行研究，同時考慮板片和桿件協(xié)同工作時的幾何非線性和材料非線性，對板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的彈塑性極限承載力性能進行全過程非線性跟蹤分析。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是一種新型空間結(jié)構(gòu)，尤其是由于板片參與共同作用，要想全面描述板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，必須分析板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的極限行為，研究其極限承載力和破壞全過程，以使結(jié)構(gòu)設(shè)計具有足夠的安全度、可靠性和經(jīng)濟性。 板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)受力性能合理，可以充分利用板材的強度和剛度，發(fā)揮材料的最大效用，具有良好的技術(shù)經(jīng)濟效益，并且具有鮮明的建筑視覺效果?；谶@些優(yōu)點，板錐網(wǎng)殼的發(fā)展前景將非常光明。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 摘 要： 板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是一種受力性能合理，技術(shù)經(jīng)濟效益良好的新型空間結(jié)構(gòu)形式。本文考慮板片和桿件協(xié)同工作時的幾何非線性，采用弧長法跟蹤荷載—位移全過程平衡路徑，對板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定極限承載力性能進行全過程非線性跟蹤分析，確定其穩(wěn)定性能及桿件和錐體單元板件屈服順序，對板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的破壞機理、結(jié)構(gòu)延性、穩(wěn)定極限承載力、強度儲備等問題進行研究，并與普通雙層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進行了比較，得出了可應(yīng)用于工程實踐的重要結(jié)論。 關(guān)鍵詞：板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)；穩(wěn)定極限承載力；幾何非線性；弧長法
獲獎情況
- 在2010年9月 同濟大學(xué)舉辦的國際可靠性工程與風(fēng)險管理會議上，發(fā)表《Stability analysis for plate-cone reticulated shell》一文 在2010年11月 上海舉辦的IASS會議上，發(fā)表《Influence of joint’s stiffness on the stability of single-layer reticulated shell》一文
鑒定結(jié)果
- 情況屬實
參考文獻
- [1] R.C.Gilkie, A comparison between the theoretical and experimental analysis of stresed shin system of construction in plastics and aluminium[J], Space Structures, Blackwell Scientific Publictions Ltd, 1967. [2] 陳昕, 沈世釗.單層穹頂網(wǎng)殼的荷載－位移全過程分析[J]. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報, 1992（3）. [3] 羅永峰, 沈祖炎, 胡學(xué)仁. 單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)彈塑性穩(wěn)定分析[A].新型空間結(jié)構(gòu)論文集[C].杭州: 浙江大學(xué)出版社，1994. [4] 尹士公.組合網(wǎng)殼的非線性的穩(wěn)定性分析和實驗研究.土木工程學(xué)報[D],1996,29(26),33-38. [5] 許愛林，節(jié)點軸力剛度對空間網(wǎng)架內(nèi)力和撓度的影響，空間結(jié)構(gòu)論文集，科學(xué)出版社，1985. [6] 石慧珍，胡學(xué)仁.螺栓球節(jié)點用為單層網(wǎng)殼時計算方法，第四屆空間結(jié)構(gòu)論文集，1988. [7] 羅永峰，沈祖炎.網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)節(jié)點體對其承載性能的影響，新型空間結(jié)構(gòu)論文集，浙江大學(xué)出版社，1994. [8] 王星，董石麟，完海鷹.焊接球節(jié)點剛度對網(wǎng)架內(nèi)力和撓度的影響分析[J]，空間結(jié)構(gòu)，1996，2(4)： 34-40. [9] T. Saka and K.Heki, The Effect of Joints on the Strength of Space Trusses, 3rd International Conf on Space Structure, 1984. [10] A.L.EI-sheikh, Numerical Analysis of Space Trusses with Flexible member-End Joints, Department of Civil Engineering, University of Dundee, DD14HN, UK, 1992.
同類課題研究水平概述
- 板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是一種受力性能合理，技術(shù)經(jīng)濟效益良好的新型空間結(jié)構(gòu)形式。本文考慮板片和桿件協(xié)同工作時的幾何非線性，采用弧長法跟蹤荷載—位移全過程平衡路徑，對板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定極限承載力性能進行全過程非線性跟蹤分析，確定其穩(wěn)定性能及桿件和錐體單元板件屈服順序，對板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的破壞機理、結(jié)構(gòu)延性、穩(wěn)定極限承載力、強度儲備等問題進行研究，并與普通雙層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進行了比較，得出了可應(yīng)用于工程實踐的重要結(jié)論。 本文考慮板片和桿件協(xié)同工作時的幾何非線性，采用弧長法跟蹤荷載—位移全過程平衡路徑，對板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定極限承載力性能進行全過程非線性跟蹤分析，確定其穩(wěn)定性能及桿件和錐體單元板件屈服順序，對板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的破壞機理、結(jié)構(gòu)延性、穩(wěn)定極限承載力、強度儲備等問題進行研究。 由于板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)整體剛度較大，在整體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)前，部分材料已經(jīng)發(fā)生破壞，且材料破壞時的荷載較失穩(wěn)時的臨界荷載要小得多。當板件使用的材料不同時，桿件和板件的材料屈服順序也不一樣：板件采用混凝土板時，材料破壞首先發(fā)生在混凝土板上；當板件采用鋼板時，則桿件首先發(fā)生破壞。部分板件或桿件發(fā)生材料破壞后整個結(jié)構(gòu)還可以繼續(xù)承載，直到荷載—位移曲線達到第一個上極限點時，發(fā)生穩(wěn)定破壞，從而得到板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定極限承載力。
