本文關(guān)鍵詞：單層球面網(wǎng)殼動力失穩(wěn)振動臺試驗研究

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【摘要】：近幾十年里，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)憑借其優(yōu)美的造型、合理的受力形式及較大的跨度，在各地的體育場館和會展場館建設(shè)熱潮中得到了廣泛工程實踐。鑒于我國地處地震災(zāi)害嚴(yán)重的區(qū)域，學(xué)者們對以網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為代表的大跨空間結(jié)構(gòu)在地震作用下的倒塌失效機理進行系統(tǒng)的研究工作。目前，，對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)動力穩(wěn)定性問題的理論研究逐漸成熟，學(xué)者們揭示了網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)強震下可能發(fā)生的兩種失效模式，動力失穩(wěn)和動力強度破壞。反觀理論研究工作的蓬勃，從試驗角度去驗證和探究網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)強震失效機理的工作相對少得多，學(xué)者們鮮有試驗依據(jù)去支撐自己的理論研究�；诖耍菊n題旨在對一簡化單層球面網(wǎng)殼開展了模擬地震振動臺試驗研究，力圖站在試驗的角度去探討網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗震性能及其倒塌失效模式，并利用已有的理論成果與試驗結(jié)果進行對比。最后將試驗數(shù)據(jù)整理，初步建立了一套數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，供廣大學(xué)者參考。本文的主要研究內(nèi)容如下： （1）對一原型單層球面網(wǎng)殼進行了簡化，通過確定相似比，得到了試驗?zāi)Ｐ偷母鞑糠謪?shù)，最后制作成節(jié)點定位準(zhǔn)確的單層球面網(wǎng)殼模型。 （2）對加工好的網(wǎng)殼模型進行了振動臺試驗，測試模型的自振特性參數(shù)（固有頻率和阻尼比），獲取模型在單向簡諧荷載作用下的結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)（節(jié)點加速度、位移和桿件應(yīng)變信號），最后讓模型結(jié)構(gòu)發(fā)生倒塌破壞。 （3）使用通用有限元軟件Abaqus對試驗?zāi)Ｐ瓦M行精細(xì)化建模，在建模過程中考慮了節(jié)點轉(zhuǎn)動慣量影響并在模型底部加以試驗實測的動力荷載。通過獲取結(jié)構(gòu)的自振特性和動力荷載作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)以及模擬結(jié)構(gòu)倒塌全過程，并將其與試驗結(jié)果進行對比，驗證數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性和可靠性。最后根據(jù)數(shù)值模擬和試驗的結(jié)論判斷結(jié)構(gòu)發(fā)生的失效模式。 （4）編寫了數(shù)據(jù)庫，將試驗數(shù)據(jù)整合在數(shù)據(jù)庫中，以方便其他學(xué)者參考。
【關(guān)鍵詞】：單層球面網(wǎng)殼 振動臺試驗 動力失穩(wěn) 數(shù)據(jù)庫
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TU33;TU317
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題背景9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)強震破壞倒塌理論研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的振動臺試驗研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.3 Benchmark 研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本文主要工作16-17
• 第2章 網(wǎng)殼模型加工及振動臺試驗17-43
• 2.1 引言17
• 2.2 模型設(shè)計17-19
• 2.2.1 結(jié)構(gòu)原型17
• 2.2.2 相似比確定17-18
• 2.2.3 模型參數(shù)確定18-19
• 2.2.4 模型材性試驗19
• 2.3 模型制作19-22
• 2.3.1 加工方案19-21
• 2.3.2 加工誤差21-22
• 2.4 試驗測試采集系統(tǒng)22-24
• 2.4.1 模擬地震振動臺介紹22-23
• 2.4.2 測量系統(tǒng)介紹23-24
• 2.4.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)介紹24
• 2.5 傳感器布置情況24-27
• 2.5.1 應(yīng)變計布置情況25
• 2.5.2 移傳感器布置情況25-27
• 2.5.3 加速度傳感器布置情況27
• 2.5.4 測點布置總結(jié)27
• 2.6 試驗加載方案27-29
• 2.7 試驗現(xiàn)象及數(shù)據(jù)分析29-42
• 2.7.1 模型結(jié)構(gòu)自振特性29-31
• 2.7.2 試驗現(xiàn)象觀測31
• 2.7.3 加速度數(shù)據(jù)分析31-35
• 2.7.4 位移數(shù)據(jù)分析35-39
• 2.7.5 桿件應(yīng)變數(shù)據(jù)分析39-42
• 2.8 本章總結(jié)42-43
• 第3章 網(wǎng)殼模型振動臺試驗的數(shù)值重現(xiàn)43-55
• 3.1 Abaqus 軟件簡介43
• 3.2 有限元模型介紹43-45
• 3.2.1 結(jié)構(gòu)桿件單元選取43-44
• 3.2.2 考慮節(jié)點剛域影響44
• 3.2.3 引入實際節(jié)點坐標(biāo)44
• 3.2.4 材料屬性44-45
• 3.2.5 動力荷載輸入方式45
• 3.2.6 其他參數(shù)45
• 3.3 試驗?zāi)Ｐ湍M結(jié)果45-53
• 3.3.1 結(jié)構(gòu)自振特性45-47
• 3.3.2 模型結(jié)構(gòu)節(jié)點位移計算結(jié)果47-49
• 3.3.3 桿件應(yīng)變變化規(guī)律49-53
• 3.4 試驗倒塌破壞的數(shù)值重現(xiàn)及失效模式53-54
• 3.5 本章小結(jié)54-55
• 第4章 單層球面網(wǎng)殼模型試驗數(shù)據(jù)庫簡介55-59
• 4.1 概述55
• 4.2 振動臺試驗數(shù)據(jù)庫的研發(fā)55-56
• 4.2.1 數(shù)據(jù)庫開發(fā)工具55
• 4.2.2 試驗數(shù)據(jù)類型55-56
• 4.3 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)模塊介紹56-58
• 4.3.1 試驗?zāi)Ｐ蛥?shù)56
• 4.3.2 原始試驗數(shù)據(jù)模塊56-57
• 4.3.3 試驗數(shù)據(jù)處理模塊57-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論與展望59-61
• 參考文獻61-66
• 致謝66-67

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本文編號：1071306