20世紀(jì)80年代,美國工程師Geiger提出了一種新型、實(shí)用的大跨度空間鉸接體系,即索穹頂結(jié)構(gòu)。索穹頂具有受力合理、自重較輕、成本較低、外形美觀等特點(diǎn)。近幾十年來,索穹頂?shù)陌l(fā)展得到了長足的進(jìn)步,并且該結(jié)構(gòu)體系具有廣闊的發(fā)展前景。碳纖維復(fù)合材料(CFRP)是一種先進(jìn)的復(fù)合材料,具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐疲勞、耐腐蝕等特點(diǎn)。所以除了在軍事、航空、航天等領(lǐng)域備受青睞,近年來也逐漸應(yīng)用于各種工程結(jié)構(gòu)中。但目前,將碳纖維復(fù)合材料用于索穹頂結(jié)構(gòu)的只有本課題組完成的自然科學(xué)基金項(xiàng)目將碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用于索穹頂結(jié)構(gòu)。本文結(jié)合課題組所做的Geiger型CFRP索穹頂靜力試驗(yàn),對CFRP索穹頂初始預(yù)應(yīng)力的確定與靜力性能進(jìn)行了分析。本文主要做了以下幾個方面的研究。由于索穹頂模型的制作、安裝和施加預(yù)應(yīng)力等環(huán)節(jié)中存在著較多的誤差,試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c分析計(jì)算所采用的理想索穹頂模型的尺寸、節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和初始預(yù)應(yīng)力等存在一些區(qū)別。本文在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立了 Geiger型CFRP索穹頂?shù)娜毕菽Ｐ�。該模型與理想模型相比更加貼近試驗(yàn)時真實(shí)的索穹頂結(jié)構(gòu)。用ANSYS迭代計(jì)算出了 CFRP缺陷模型的初始預(yù)應(yīng)力,并將結(jié)果與試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜏y得的數(shù)據(jù)和理想模...

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1. 緒論
    1.1. 索穹頂結(jié)構(gòu)概述
        1.1.1. 索穹頂?shù)钠鹪春桶l(fā)展
        1.1.2. 索穹頂結(jié)構(gòu)的組成和分類
        1.1.3. 索穹頂結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)和工作機(jī)理
        1.1.4. 索穹頂結(jié)構(gòu)的工程實(shí)例
    1.2. 索穹頂結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀
        1.2.1. 施工成形分析
        1.2.2. 結(jié)構(gòu)形態(tài)分析
        1.2.3. 靜力性能分析
    1.3. 碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料
        1.3.1. FRP索材料簡介
        1.3.2. CFRP索(筋)的優(yōu)點(diǎn):
        1.3.3. CFRP結(jié)構(gòu)國內(nèi)外應(yīng)用和研究現(xiàn)狀
    1.4. 本文主要研究內(nèi)容
2. Geiger型CFRP索穹頂模型及計(jì)算理論介紹
    2.1. 平衡矩陣?yán)碚?br>        2.1.1. 平衡矩陣的概念
        2.1.2. 平衡矩陣的建立
        2.1.3. 矩陣的奇異值分解
        2.1.4. 結(jié)構(gòu)體系的分類
    2.2. Geiger型CFRP索穹頂模型
        2.2.1. 理想模型
        2.2.2. 試驗(yàn)?zāi)Ｐ?br>        2.2.3. 缺陷模型
3. 索穹頂?shù)恼倚?br>    3.1. ANSYS軟件中單元的選用
    3.2. 理想模型的初始預(yù)應(yīng)力
    3.3. 缺陷模型的初始預(yù)應(yīng)力
    3.4. 理想模型和缺陷模型找力對比
    3.5. 初始預(yù)應(yīng)力的試驗(yàn)值與模型值比較
4. 初始預(yù)應(yīng)力對索穹頂性能的影響
    4.1. 試驗(yàn)加載工況
    4.2. 初始預(yù)應(yīng)力對索桿內(nèi)力的影響
        4.2.1. 脊索初始預(yù)應(yīng)力對索桿內(nèi)力的影響
        4.2.2. 斜索初始預(yù)應(yīng)力對索桿內(nèi)力的影響
        4.2.3. 環(huán)索初始預(yù)應(yīng)力對索桿內(nèi)力的影響
        4.2.4. 壓桿初始預(yù)應(yīng)力對索桿內(nèi)力的影響
    4.3. 初始預(yù)應(yīng)力對節(jié)點(diǎn)位移的影響
        4.3.1. 脊索初始預(yù)應(yīng)力對節(jié)點(diǎn)位移的影響
        4.3.2. 斜索初始預(yù)應(yīng)力對節(jié)點(diǎn)位移的影響
        4.3.3. 環(huán)索初始預(yù)應(yīng)力對節(jié)點(diǎn)位移的影響
        4.3.4. 壓桿初始預(yù)應(yīng)力對節(jié)點(diǎn)位移的影響
5. 索穹頂靜力性能分析
    5.1. 加載工況
    5.2. 滿布荷載
        5.2.1. 索桿內(nèi)力分析
        5.2.2. 節(jié)點(diǎn)位移分析
    5.3. 半布荷載
        5.3.1. 索桿內(nèi)力分析
        5.3.2. 節(jié)點(diǎn)位移分析
    5.4. 1/4布荷載
        5.4.1. 索桿內(nèi)力分析
        5.4.2. 節(jié)點(diǎn)位移分析
    5.5. 不同初始預(yù)應(yīng)力下索桿內(nèi)力隨荷載的變化
        5.5.1. 預(yù)應(yīng)力水平為0.5
        5.5.2. 預(yù)應(yīng)力水平為0.7
        5.5.3. 預(yù)應(yīng)力水平為0.9、1.2、1.5
6. 索穹頂結(jié)構(gòu)失效分析
    6.1. Geiger型CFRP索穹頂理想模型
    6.2. Geiger型CFRP索穹頂缺陷模型
7. 結(jié)論與展望
致謝
參考文獻(xiàn)



本文編號：3832730