本文關(guān)鍵詞：大矢高脊線式叉筒網(wǎng)殼靜動(dòng)力學(xué)性能分析及形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)擁有桿系及殼體結(jié)構(gòu)的特性,受力均勻、剛度較大,有自重輕、鋼材用量少、施工簡(jiǎn)單快速等優(yōu)點(diǎn)。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)造型新穎,具有藝術(shù)表現(xiàn)力。大矢高叉筒網(wǎng)殼與常規(guī)網(wǎng)殼相比更具活力和造型特點(diǎn),其優(yōu)美的造型可表現(xiàn)出意大利文藝復(fù)興建筑風(fēng)格。根據(jù)桿件連接方式的差別,單層脊線式叉筒網(wǎng)殼可分為：三向網(wǎng)格型、弗布爾型、聯(lián)方型、單斜桿型、雙斜桿型。本文主要工作有：1、據(jù)脊線式叉筒網(wǎng)殼空間幾何特點(diǎn)及其脊線的幾何方程,參照折板網(wǎng)殼建模方法及五種典型柱面網(wǎng)殼的網(wǎng)格劃分方式,采用APDL (ANSYS Parametric Design Language)參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言研制了三向網(wǎng)格、聯(lián)方、弗布爾、單斜桿、雙斜桿五種單層脊線式叉筒網(wǎng)殼參數(shù)化設(shè)計(jì)方法和宏程序；選取特定圓弧作為脊線式叉筒網(wǎng)殼對(duì)稱扇面的中軸線,克服了傳統(tǒng)脊線式叉筒網(wǎng)殼矢高較小的問(wèn)題；對(duì)該類結(jié)構(gòu)施加靜力載荷,通過(guò)分析比較不同矢高、跨度、環(huán)向區(qū)域份數(shù)、徑向節(jié)點(diǎn)圈數(shù)及邊界約束方式的位移云圖和應(yīng)力云圖,歸納出上述因素對(duì)五種脊線式叉筒網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)靜力性能的影響規(guī)律及敏感度,為單層脊線式叉筒網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。2、據(jù)脊線式叉筒網(wǎng)殼空間幾何特點(diǎn)和空間柱面解析幾何方程,推導(dǎo)五種類型單層脊線式叉筒網(wǎng)殼的桿件微觀幾何參數(shù)(桿件長(zhǎng)度、桿件之間夾角等)與結(jié)構(gòu)宏觀幾何參數(shù)(跨度S、矢高f,環(huán)向?qū)ΨQ區(qū)域份數(shù)Kn、徑向節(jié)點(diǎn)圈數(shù)nx)之間的關(guān)系式；并通過(guò)聯(lián)立方程式得到結(jié)構(gòu)矢高f與跨度S及環(huán)向?qū)ΨQ區(qū)域份數(shù)Kn、徑向節(jié)點(diǎn)圈數(shù)nx的函數(shù)關(guān)系式,由該式可得出結(jié)構(gòu)的最佳矢高,從而減少材料浪費(fèi),降低工程造價(jià)。3、以結(jié)構(gòu)總重量為目標(biāo)函數(shù),采用分層(級(jí))形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)方法利用FORTRAN語(yǔ)言和ANSYS軟件對(duì)三向網(wǎng)格型、單斜桿型、弗布爾型和雙斜桿型網(wǎng)殼進(jìn)行形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)分析環(huán)向區(qū)域分?jǐn)?shù)Kn、徑向節(jié)點(diǎn)圈數(shù)nx和網(wǎng)格的劃分形式的變化對(duì)結(jié)構(gòu)最優(yōu)耗鋼量的影響規(guī)律,得出該種網(wǎng)殼主要設(shè)計(jì)參數(shù)的最佳組合規(guī)律,為實(shí)際工程中該類網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。4、在所研究的五種脊線式叉筒網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中,選取靜力性能及經(jīng)濟(jì)效益較優(yōu)的三向網(wǎng)格型和弗布爾型叉筒網(wǎng)殼進(jìn)行自振分析和地震響應(yīng)分析。給出三向網(wǎng)格型和弗布爾型兩種結(jié)構(gòu)的振型和頻率；對(duì)結(jié)構(gòu)施加EL-CENTRO三維地震波,采用時(shí)程分析法分析結(jié)構(gòu)在地震作用下的振動(dòng)特性,導(dǎo)出節(jié)點(diǎn)位移時(shí)程曲線及震后位移云圖；通過(guò)計(jì)算并分析跨度、矢高、環(huán)向份數(shù)、徑向圈數(shù)等參數(shù)變化對(duì)結(jié)構(gòu)震后位移的影響,得出兩種類型脊線式叉筒網(wǎng)殼的地震響應(yīng)規(guī)律,分析何種參數(shù)對(duì)該網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗震性能影響較為敏感,為實(shí)際工程中該類網(wǎng)殼抗震設(shè)計(jì)提供了理論參考。
【關(guān)鍵詞】：大矢高脊線式叉筒網(wǎng)殼 參數(shù)化設(shè)計(jì) 靜力性能分析 形狀優(yōu)化設(shè)計(jì) 地震響應(yīng)分析
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU399
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的歷史與現(xiàn)狀11-13
• 1.2 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的分類13
• 1.3 叉筒網(wǎng)殼的概念及特點(diǎn)13-15
• 1.4 叉筒網(wǎng)殼的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.5 主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 第二章 結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)及幾何參數(shù)的關(guān)系18-33
• 2.1 單層脊線式叉筒網(wǎng)殼幾何描述及參數(shù)化設(shè)計(jì)方法18-20
• 2.1.1 幾何描述18-19
• 2.1.2 參數(shù)化設(shè)計(jì)方法19-20
• 2.2 五種脊線式叉筒網(wǎng)殼參數(shù)化設(shè)計(jì)20-24
• 2.2.1 三向網(wǎng)格型叉筒網(wǎng)殼參數(shù)化設(shè)計(jì)20-21
• 2.2.2 聯(lián)方型叉筒網(wǎng)殼參數(shù)化設(shè)計(jì)21
• 2.2.3 單斜桿型叉筒網(wǎng)殼參數(shù)化設(shè)計(jì)21-22
• 2.2.4 弗布爾型叉筒網(wǎng)殼參數(shù)化設(shè)計(jì)22-23
• 2.2.5 雙斜桿型叉筒網(wǎng)殼參數(shù)化設(shè)計(jì)23
• 2.2.6 小結(jié)23-24
• 2.3 五種脊線式叉筒網(wǎng)殼的幾何參數(shù)關(guān)系式推導(dǎo)24-29
• 2.3.1 三向網(wǎng)格型和聯(lián)方型叉筒網(wǎng)殼幾何關(guān)系式推導(dǎo)24-26
• 2.3.2 單斜桿型、弗布爾型和雙斜桿型叉筒網(wǎng)殼幾何關(guān)系式推導(dǎo)26-29
• 2.4 五種脊線式叉筒網(wǎng)殼的宏微觀參數(shù)關(guān)系的應(yīng)用29-32
• 2.4.1 最優(yōu)矢高的確定29-31
• 2.4.2 徑向節(jié)點(diǎn)圈數(shù)的確定31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 單層脊線式叉筒網(wǎng)殼的靜力性能分析33-45
• 3.1 計(jì)算模型及邊界條件33-34
• 3.2 五種脊線式叉筒網(wǎng)殼的靜力分析34-36
• 3.3 脊線式叉筒網(wǎng)殼靜力性能的影響因素36-44
• 3.3.1 跨度對(duì)脊線式叉筒網(wǎng)殼靜力性能的影響36-38
• 3.3.2 矢高對(duì)脊線式叉筒網(wǎng)殼靜力性能的影響38-39
• 3.3.3 網(wǎng)格劃分對(duì)線式叉筒網(wǎng)殼靜力性能的影響39-41
• 3.3.4 邊界約束條件對(duì)脊線式叉筒網(wǎng)殼靜力性能的影響41-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第四章 單層脊線式叉筒網(wǎng)殼的形狀優(yōu)化45-62
• 4.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)理論45
• 4.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型45-47
• 4.2.1 設(shè)計(jì)變量45
• 4.2.2 目標(biāo)函數(shù)45-46
• 4.2.3 約束條件46-47
• 4.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)求解過(guò)程47-49
• 4.4 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)49-59
• 4.4.1 三向網(wǎng)格型脊線式叉筒網(wǎng)殼形狀優(yōu)化49-52
• 4.4.2 弗布爾型脊線式叉筒網(wǎng)殼形狀優(yōu)化52-54
• 4.4.3 單斜桿型脊線式叉筒網(wǎng)殼形狀優(yōu)化54-57
• 4.4.4 雙斜桿型脊線式叉筒網(wǎng)殼形狀優(yōu)化57-59
• 4.5 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果分析59-60
• 4.6 本章小結(jié)60-62
• 第五章 單層脊線式叉筒網(wǎng)殼的自振特性分析及地震響應(yīng)分析62-77
• 5.1 脊線式叉筒網(wǎng)殼自振特性研究62-68
• 5.1.1 自振特性分析基本原理62-63
• 5.1.2 三向網(wǎng)格型和弗布爾型脊線式叉筒網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)頻率分布及振型63-66
• 5.1.3 跨度和矢高對(duì)基頻的影響66-67
• 5.1.4 網(wǎng)格劃分對(duì)基頻的影響67-68
• 5.2 脊線式叉筒網(wǎng)殼地震響應(yīng)分析68-76
• 5.2.1 時(shí)程分析法基本原理及EL-CENTRO地震波介紹68-70
• 5.2.2 三向網(wǎng)格型和弗布爾型脊線式叉筒網(wǎng)殼地震響應(yīng)分析70-73
• 5.2.3 跨度和矢高對(duì)地震響應(yīng)的影響73-74
• 5.2.4 網(wǎng)格劃分對(duì)地震響應(yīng)的影響74-76
• 5.3 本章小結(jié)76-77
• 第六章 總結(jié)與展望77-80
• 6.1 總結(jié)77-78
• 6.2 展望78-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 附錄184-86
• 附錄286-87
• 附錄387-97
• 后記97-98
• 攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表及科研情況98

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：大矢高脊線式叉筒網(wǎng)殼靜動(dòng)力學(xué)性能分析及形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：302003