单层网壳结构抗冲击性能研究

【摘要】大跨度空间结构由于其优美的造型和合理的受力体系得到了良好的发展和应用,网壳结构作为其一类主要结构体系,广泛应用于会展中心、航站楼、大型影剧院、大型仓储结构等重要的建筑工程领域。虽然冲击荷载属于偶然荷载,但由于自然灾害、近年来恐怖事件发生次数的增加以及随科技发展不断增多的飞行物等因素影响,建筑结构遭受冲击荷载的可能性不断增加。9.11事件的发生,引起了人们对建筑结构抗冲击性能的关注。上世纪80年代,一架轻型飞机坠入巴西圣保罗某建筑的屋顶网架,也证明了空间结构遭受冲击荷载作用发生破坏的可能性为了尽可能降低网壳结构受冲击荷载作用时所造成的损失,本文利用有限元软件ANASYS/LS-DYNA结合试验研究,对单层球面网壳在冲击荷载作用下的动力响应以及抗冲击性能进行分析研究,具体内容包括：1.介绍了进行单层网壳结构抗冲击性能研究所需要的基本理论。包括动态屈曲准则、几何大变形效应、应变率相关本构方程、动力学分析方法等内容,针对进行冲击分析所采用的ANSYS/LS-DYNA软件,介绍其使用的显式计算方法、显式分析单元、动态接触算法、材料模型等并依据已有理论准确建立了60m跨的K6型单层球面网壳有限元模型2.基于结构动态屈曲理论中的B-R运动准则,定义了结构的临界冲击动能概念,作为结构抗冲击性能的一个具体体现,结合冲击动力响应,对K6型单层球面网壳的冲击响应规律和动力特性进行了研究。根据K6网壳在不同参数冲击荷载作用下的最终变形和破坏状态,定义了4种典型的冲击响应模式,并对各冲击响应模式的特点进行了分析3.通过改变材料属性和杆件截面属性,进行大量参数化分析,考察了材料屈服强度和杆件截面积对K6型单层球面网壳冲击动力响应以及冲击响应模式所产生的影响4.对一3m跨K6型单层球面网壳缩尺模型进行了冲击试验,通过弹性冲击试验和弹塑性冲击试验,分析了结构的冲击响应特性,并与有限元结果进行了对比,验证了本文有限元分析的正确性。
【作者】王昊；
【导师】王秀丽；
【作者基本信息】兰州理工大学，结构工程，2014，硕士
【关键词】冲击荷载；单层球面网壳；有限元分析；冲击试验；冲击响应模式；临界冲击动能；

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