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单层网壳结构中圆钢管的滞回性能研究

作　者: 邵方方
导　师: 吕晓寅；邢佶慧
学　校: 北京交通大学
专　业: 结构工程
关键词: 圆钢管滞回性能长细比径厚比变轴力
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 82次
引　用: 1次
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内容摘要

由于材料利用合理、刚度大、抗扭性能好等优势,圆钢管被大量应用于网壳等空间结构中。随着网壳结构在我国日益广泛的应用,它的抗震性能研究越来越重要,作为主要杆件形式的圆钢管的滞回性能研究也成为必要。单层网壳结构中圆钢管构件的长细比较大,不仅承受较大的轴力作用,还要承受弯矩和剪力。在地震动作用下,轴力、弯矩都发生显著变化。因此本文分别对常、变轴力作用下单层网壳结构中圆钢管构件进行滞回性能进行了研究。本文运用有限元分析软件ANSYS的SHELL181板壳单元建立了圆钢管数值分析模型,并对此模型应用于圆钢管构件在循环弯矩作用下滞回性能分析的正确性做出验证。对单层网壳结构中圆钢管构件在常轴力、循环弯矩作用下的滞回性能进行了大量分析。通过对构件滞回曲线、骨架曲线、极限承载力、延性系数及能量耗散系数的分析,探讨了长细比、径厚比、轴压比等参数对构件滞回性能的影响以及一些建议取值。对变轴力加载方式进行了初步探讨,并对规则变轴力作用下圆钢管压弯构件的滞回性能进行大量的数值计算,从而获得了构件的承载力、延性、耗能等性能指标,讨论了圆钢管构件在变轴力作用下的滞回性能特点、轴力变化幅值对构件滞回性能的影响。最后,从承载力、延性、耗能等角度对比分析了常、变轴力作用下圆钢管压弯构件滞回性能规律。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 引言  11-22
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-22
    1.2.1 常轴力钢压弯构件的滞回性能研究  12-15
    1.2.2 变轴力压弯构件的滞回性能研究  15-20
    1.2.3 本文主要研究内容  20-22
2 有限元模型的建立与正确性验证  22-32
  2.1 非线性有限元  22-24
    2.1.1 有限元分析软件ANSYS简介  22
    2.1.2 ANSYS单元类型的选取  22-23
    2.1.3 双重非线性  23-24
  2.2 有限元模型的建立  24-30
    2.2.1 屈服准则  24-25
    2.2.2 流动准则  25-26
    2.2.3 强化准则  26-27
    2.2.4 求解方法  27
    2.2.5 初始缺陷的考虑  27-28
    2.2.6 残余应力的考虑  28
    2.2.7 有限元模型简图  28-30
  2.3 ANSYS有限元分析正确性验证  30-31
  2.4 本章小结  31-32
3 常轴力圆钢管压弯构件滞回性能研究  32-59
  3.1 加载制度  32-33
  3.2 算例设计  33-35
  3.3 计算结果  35-48
    3.3.1 滞回曲线分析  35-44
    3.3.2 延性与耗能  44-48
  3.4 圆钢管构件参数分析  48-58
    3.4.1 长细比对构件滞回性能的影响  49-52
    3.4.2 径厚比对构件滞回性能的影响  52-55
    3.4.3 轴压比对构件滞回性能的影响  55-58
  3.5 本章小结  58-59
4 变轴力圆钢管构件滞回性能研究  59-83
  4.1 算例设计  59-60
  4.2 加载制度  60-67
    4.2.1 水平位移加载制度  60-61
    4.2.2 变轴力加载方式  61-67
  4.3 计算结果  67-74
    4.3.1 滞回曲线分析  67-72
    4.3.2 承载能力与延性  72-74
  4.4 轴力变化幅值对圆钢管杆件滞回性能的影响  74-79
    4.4.1 骨架曲线分析  74-76
    4.4.2 承载力分析  76-78
    4.4.3 延性分析  78-79
  4.5 变轴力与常轴力作用下圆钢管杆件滞回性能对比  79-82
    4.5.1 骨架曲线分析  79-81
    4.5.2 耗能分析  81-82
  4.6 本章小结  82-83
5 结论与展望  83-85
  5.1 结论  83
  5.2 展望  83-85
参考文献  85-88
作者简历  88-91
学位论文数据集  91

单层网壳结构中圆钢管的滞回性能研究

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