沖擊荷載下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)性能研究.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)功能和舒適度要求的提高，大跨空間結(jié)構(gòu)，特別是網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，已作為各地的標(biāo)志性建筑物得到越來越廣泛的應(yīng)用。同時(shí)沖擊現(xiàn)象也隨之增加，并且沖擊荷載具有短時(shí)超強(qiáng)、破壞力極大的特點(diǎn)。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)一旦遭受沖擊作用，在結(jié)構(gòu)遭受嚴(yán)重破壞的同時(shí)，往往會(huì)給社會(huì)及人們的心理帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響。特別是在9.11事件后，人們對(duì)沖擊荷載作用下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)與失效模式更為關(guān)注。所以對(duì)于大跨空間結(jié)構(gòu)在沖擊荷載作用下的研究也成為當(dāng)今的熱點(diǎn)問題

2、。
　　本文首先介紹了分析沖擊問題的相關(guān)基礎(chǔ)理論、Hamilton變分原理、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)基本方程的推導(dǎo)及求解非線性問題的中心差分法。然后對(duì)ANSYS/LS-DYNA求解沖擊問題中的建模方法進(jìn)行說明，定義了單元類型、材料屬性和接觸類別，提出了網(wǎng)殼在沖擊作用下合理的建模方法。
　　運(yùn)用ANSYS/LS-DYNA軟件對(duì)沖擊荷載作用下的70m跨度的K8型帶下部柱單層球面網(wǎng)殼進(jìn)行了分析，通過考察結(jié)構(gòu)的變形全過程以及結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)，總結(jié)了

3、帶下部柱單層球面網(wǎng)殼在沖擊荷載下的失效模式，同時(shí)分析了各種失效模式中的動(dòng)力響應(yīng)（沖擊力、節(jié)點(diǎn)速度、節(jié)點(diǎn)位移、桿件應(yīng)力）特點(diǎn)。
　　通過改變沖擊物質(zhì)量、沖擊速度、沖擊點(diǎn)位置、沖擊柱高度等參數(shù)，對(duì)帶下部柱網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在沖擊荷載下的響應(yīng)進(jìn)行了參數(shù)研究，考察了這些參數(shù)對(duì)帶下部柱單層球面網(wǎng)殼動(dòng)力響應(yīng)的影響。本文主要成果如下：
　?。?）根據(jù)結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)及最終變形，總結(jié)了帶下部柱單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在沖擊荷載下的四類失效模式：結(jié)構(gòu)輕度損傷、結(jié)構(gòu)

4、局部凹陷、下部柱斷裂結(jié)構(gòu)局部凹陷和結(jié)構(gòu)高速?zèng)_切破壞。
　　（2）水平側(cè)向沖擊作用下結(jié)構(gòu)的沖擊力主要為三角形脈沖荷載，沖擊持時(shí)很短。
　　（3）當(dāng)沖擊柱頂點(diǎn)時(shí)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)特殊，上部結(jié)構(gòu)有桿件失效。此外還發(fā)現(xiàn)，沖擊位置越靠上，柱更易于彎曲型破壞；反之，柱更易于剪切型破壞。
　?。?）沖擊破壞主要體現(xiàn)在承受沖擊的下部柱及與其相連的網(wǎng)殼桿件，由于結(jié)構(gòu)有足夠的約束冗余度，即使是某個(gè)柱遭到嚴(yán)重的沖擊破壞，也不會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)整體倒塌的嚴(yán)重