本文關(guān)鍵詞：高性能CFRP索的弦支穹頂結(jié)構(gòu)的靜力性能與試驗研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：弦支穹頂結(jié)構(gòu)作為新型大跨度空間結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于體育場館、會展設(shè)施、交通樞紐等重要工程。隨著弦支穹頂結(jié)構(gòu)在大跨結(jié)構(gòu)中的廣泛應(yīng)用,鋼索耐腐蝕性差、線膨脹系數(shù)高、受溫度影響大等問題逐步顯現(xiàn)。鑒于傳統(tǒng)鋼索弦支穹頂結(jié)構(gòu)的這些缺點,本文提出將新型高性能材料CFRP替代傳統(tǒng)鋼索應(yīng)用到弦支穹頂結(jié)構(gòu)中。CFRP即碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕性好、受溫度影響小等特點,近些年來被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域,是土木工程界尤為重要的新型材料。為研究新型材料CFRP在弦支穹頂結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用,本文結(jié)合試驗和利用ANSYS有限元程序分別對傳統(tǒng)鋼索弦支穹頂結(jié)構(gòu)和應(yīng)用了CFRP索的弦支穹頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比分析。主要研究內(nèi)容如下:1、本文對鋼索弦支穹頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行了彈性范圍內(nèi)的加載試驗,利用ANSYS有限元軟件建立了鋼索弦支穹頂結(jié)構(gòu)的模型。通過對試驗數(shù)據(jù)和理論分析數(shù)據(jù)的結(jié)合分析,得到了當(dāng)節(jié)點等效荷載為200N時,弦支穹頂結(jié)構(gòu)的一般力學(xué)性能,同時觀察得到模型的理論值與試驗值相差不大,桿件應(yīng)力分布也相同,從而驗證了弦支穹頂結(jié)構(gòu)有限元模型的正確性。2、通過對比鋼索弦支穹頂結(jié)構(gòu)和CFRP索弦支穹頂結(jié)構(gòu)在不同荷載條件下的網(wǎng)殼桿件應(yīng)力、節(jié)點的徑向位移、豎向位移和拉索的應(yīng)力,獲得了基于CFRP索應(yīng)用的弦支穹頂結(jié)構(gòu)的一些靜力學(xué)性能,同鋼索弦支穹頂結(jié)構(gòu)在相同條件下的靜力性能相比較,結(jié)果表明CFRP索弦支穹頂結(jié)構(gòu)的靜力性能更有優(yōu)越性。3、通過特征值屈曲分析可知,CFRP索弦支穹頂結(jié)構(gòu)的特征值高于傳統(tǒng)鋼索弦支穹頂結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)的屈曲位置相對靠近結(jié)構(gòu)的網(wǎng)殼中心。非線性屈曲分析得到了荷載-位移曲線和結(jié)構(gòu)的極限承載力,對比發(fā)現(xiàn),拉索的材質(zhì)對極限承載力的影響不是很大,兩個模型的極限承載力相差不大,但CFRP索結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要略高一些。最后綜合本文的研究成果,提出了將高性能材料CFRP實際應(yīng)用到弦支穹頂結(jié)構(gòu)工程中的建議,為今后CFRP索在弦支穹頂結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用的研究打下基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：弦支穹頂 CFRP索 鋼索 靜力性能 非線性分析
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU399
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-27
• 1.1 引言12-14
• 1.2 弦支穹頂結(jié)構(gòu)及其發(fā)展?fàn)顩r14-22
• 1.2.1 弦支穹頂結(jié)構(gòu)的定義14-16
• 1.2.2 弦支穹頂結(jié)構(gòu)的分類16-18
• 1.2.3 弦支穹頂結(jié)構(gòu)在國內(nèi)外的發(fā)展應(yīng)用與研究18-22
• 1.3 CFRP索及其在大跨結(jié)構(gòu)中的發(fā)展?fàn)顩r22-25
• 1.3.1 CFRP簡介22-23
• 1.3.2 CFRP索在大跨度結(jié)構(gòu)中的研究現(xiàn)狀23-25
• 1.4 本文的主要研究工作25-27
• 1.4.1 本文的主要研究內(nèi)容25
• 1.4.2 文章的技術(shù)路線25-27
• 第二章 非線性有限元以及ANSYS有限元分析基本理論27-36
• 2.1 引言27
• 2.2 幾何非線性有限元理論27-29
• 2.2.1 非線性分析的基本方法27-28
• 2.2.2 非線性分析的基本方程求解28-29
• 2.3 弦支穹頂結(jié)構(gòu)的幾何非線性有限單元法分析29-31
• 2.3.1 空間梁單元30
• 2.3.2 空間桿單元30-31
• 2.3.3 空間索單元31
• 2.3.4 總剛度矩陣的集成31
• 2.4 ANSYS有限元分析軟件31-34
• 2.4.1 ANSYS分析軟件簡介31-32
• 2.4.2 ANSYS軟件分析功能32-33
• 2.4.3 ANSYS軟件在弦支穹頂結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用優(yōu)勢33-34
• 2.5 ANSYS基本分析的操作步驟34-35
• 2.6 本章小結(jié)35-36
• 第三章 弦支穹頂結(jié)構(gòu)試驗研究36-49
• 3.1 引言36
• 3.2 試驗設(shè)計36-40
• 3.2.1 試驗?zāi)康?/span>36
• 3.2.2 試驗方案設(shè)計36-39
• 3.2.3 模型試驗內(nèi)容39
• 3.2.4 模型試驗荷載以及張拉方法39-40
• 3.3 模型試驗準(zhǔn)備40-43
• 3.3.1 索撐節(jié)點位置摩擦處理40-41
• 3.3.2 測點布置41
• 3.3.3 位移測量41-43
• 3.4 試驗結(jié)果與分析43-48
• 3.4.1 靜力試驗步驟43
• 3.4.2 試驗結(jié)果與分析43-44
• 3.4.3 ANSYS模型的建立與有限元分析44-46
• 3.4.4 試驗數(shù)據(jù)與理論結(jié)果的分析46-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第四章 不同材質(zhì)拉索的弦支穹頂結(jié)構(gòu)的靜力分析49-58
• 4.1 引言49
• 4.2 計算模型的建立49-50
• 4.3 僅有索預(yù)應(yīng)力作用下的靜力分析50-51
• 4.4 不同材質(zhì)拉索的結(jié)構(gòu)特性分析51-57
• 4.4.1 上弦環(huán)桿應(yīng)力51-52
• 4.4.2 上弦徑桿應(yīng)力52-53
• 4.4.3 豎向位移53-55
• 4.4.5 徑向位移55-56
• 4.4.6 結(jié)構(gòu)拉索應(yīng)力56-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 第五章 弦支穹頂結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析58-66
• 5.1 引言58
• 5.2 弦支穹頂結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響因素58-59
• 5.3 特征值屈曲分析59-63
• 5.3.1 特征值屈曲分析概念59-60
• 5.3.2 特征值屈曲分析60-63
• 5.4 非線性屈曲分析63-65
• 5.4.1 荷載-位移曲線63-65
• 5.4.2 結(jié)構(gòu)極限承載力65
• 5.5 本章小結(jié)65-66
• 第六章 結(jié)論與展望66-68
• 6.1 結(jié)論66-67
• 6.2 展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-73
• 致謝73-74
• 碩士在讀期間發(fā)表論文74

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