基于ANSYS的单层球面网壳结构非线性稳定分析.pdfVIP

第 40卷 第 3期 四川建筑科学研究 2014年 6月 SichuanBuildingScience 23 基于ANSYS的单层球面网壳结构非线性稳定分析 刘文洋 ，陈小刚。，蒋小芳 (1．黑龙江八一农垦大学工程学院，黑龙江 大庆 163319； 2．同济大学土木工程学院，上海 200092； 3．冀东油田公司工程监督中心，河北 唐山 063200： 4．中交第三航务工程勘察设计院有限公司，上海 200032) 摘 要：稳定性分析是网壳结构尤其是单层网壳结构设计中的关键问题。利用有限元分析软件 ANSYS，针对若干 典型算例和具有大量 自由度的大型网壳结构进行了非线性稳定性分析，并与规程的计算结果进行了对比，较为吻 合。算例分析表明，通过使用弧长法 ，ANSYS可以进行复杂结构的非线性稳定分析。 关键词：网壳结构；非线性稳定；几何非线性 ；弹塑性；弧长法 中图分类号：TU393．3 文献标志码：B 文章编号：1008—1933(2014)03—023—03 网壳进行了整体稳定分析，获得了临界状态时的失 0 引 言 稳模态和临界荷载，得到了一些规律。 网壳结构的发展趋势是跨度越来越大、厚度越 目前，已有的关于网壳结构稳定性的研究大都 来越薄，但跨度大、厚度薄、重量轻也使结构的稳定 是研究者 自己编写的程序，不便于广泛应用。本文 性问题变得突出起来 。1963年，罗马尼亚布加勒斯 基于有限元分析软件 ANSYS对网壳结构的非线性 特一个93．5m跨度的单层球面网壳结构在一场大 稳定分析进行研究，对若干典型算例和大型网壳结 雪后由于丧失整体稳定而彻底坍塌。这一事故使人 构进行了分析，并与规程公式的计算结果进行了对 们进一步认识到网壳结构稳定性问题的重要性。 比。 对于网壳结构的非线性稳定分析，国内外学者 1 理论基础… 做了大量的工作。沈世钊、陈昕等人…首先实现了 对各种复杂网壳结构进行完整的全过程分析并较精 在结构的非线性有限元分析过程 中，采用改进 确地确定稳定极限承载力，提出了验算各类网壳结 的牛顿法，假定荷载与结构变形无关且按比例加载， 构稳定性的实用公式，相关的研究成果 已纳入 了 则任意时刻的增量平衡方程可写成： JGJ6l一20O3《网壳结构技术规程》和 JGJ7_2010 △ (i)= A(i尺一 ‘F(i一’ (1) 《空间网格结构技术规程》。赵阳、董石麟 进行了 应用 Batoz和Dhatt提出的两个位移向量同时 组合网壳结构的几何非线性稳定分析，推导了T．L 求解技术，可以将方程(1)写成下列两个方程： 坐标系下空间梁单元及满足离散 Kirchhoff假定三 K‘A =㈨ 尺一 1 … 角形板壳元的有限元公式。刘大卫、董石麟 推导 tKA (i)： 』 了适合于弹性大位移分析的空间杆单元切线刚度矩 方程(2)含有 Ⅳ+1个未知数 △U ’和 △A“’， 阵，采用零位移增量范数法对结构变形进行全过程 而只有』V个线性方程组，因此还需要给出一个包含 跟踪分析。李元齐、沈祖炎H就稳定分析中极值点 这些未知数的约束方程：