六種典型雙層球面網(wǎng)殼參數(shù)化建模及形狀優(yōu)化設計.pdf

1、網(wǎng)殼是以桿件為基礎、按一定規(guī)律組成網(wǎng)格，按殼體結(jié)構(gòu)布置的空間構(gòu)架。它兼具桿系和殼體的特點，受力合理，覆蓋跨度大，且能提供各種優(yōu)美的造型，是一種頗受關注，有廣泛發(fā)展前景的空間結(jié)構(gòu)。然而大量實踐證明，傳統(tǒng)設計方法雖能保證結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，但整個結(jié)構(gòu)的材料力學性能并不能得到充分發(fā)揮，整體造價偏高，因此對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計是非常必要的。
　　 論文研究的主要內(nèi)容有：
　　 1、在有限元軟件ANSYS平臺上，利用其自帶的AP

2、DL語言對六種典型雙層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進行參數(shù)化建模、結(jié)構(gòu)靜力分析。用戶僅需輸入矢高(F)、跨度(S)、環(huán)向重復區(qū)域份數(shù)(Kn)、徑向節(jié)點圈數(shù)(Nx)、雙層厚度(T)這些宏觀幾何控制參數(shù)即可生成所需模型，為后面的結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化設計奠定了基礎。
　　 2、根據(jù)雙層球面網(wǎng)殼特點，提出以網(wǎng)殼桿件截面尺寸(A)、節(jié)點體積(V)、環(huán)向重復區(qū)域份數(shù)(Kn)、徑向節(jié)點圈數(shù)(Nx)、雙層厚度(T)為設計變量的形狀優(yōu)化兩級算法。參照相關規(guī)范，以雙層球

3、面網(wǎng)殼用鋼總重量最輕為目標函數(shù)，以強度、剛度、幾何尺寸以及桿件的穩(wěn)定性等為約束條件，建立了雙層球面網(wǎng)殼形狀優(yōu)化設計的數(shù)學模型。根據(jù)本文所提出的形狀優(yōu)化兩級算法，在FORTRAN環(huán)境下編制形狀優(yōu)化程序，該程序可以驅(qū)動有限元軟件ANSYS后臺進行結(jié)構(gòu)的靜力分析，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)分析與形狀優(yōu)化之間的相互調(diào)用，為現(xiàn)實工程的靜力分析計算及形狀優(yōu)化設計提供了方便。
　　 3、選取小跨度(30m、40m、50m)、中跨度(60m、70m、80m)、

4、大跨度(90m、100m、110m、120m)，矢跨比1/7、1/6、1/5、1/4、1/3，厚度1m，共計300個形狀優(yōu)化算例。分析了同一網(wǎng)殼類型，耗鋼量隨著跨度和矢跨比變化的規(guī)律，得出了小跨度時耗鋼量隨矢跨比增大而增大，中跨度及大跨度耗鋼量隨矢跨比增加先減小再增大且矢跨比達到1/5或1/4時耗鋼量達到最小的結(jié)論；分析了在相同跨度及雙層厚度下，不同網(wǎng)殼類型的耗鋼量隨著矢跨比的變化規(guī)律，得出結(jié)論：小跨度時聯(lián)方型或三向格子型網(wǎng)殼耗鋼量最省