自動(dòng)元胞機(jī)原理在單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形態(tài)優(yōu)化中的應(yīng)用.pdf

1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)具有曲面表現(xiàn)形式多樣、造型美觀、跨度大、自重輕、受力合理等特點(diǎn)，廣泛在火車站、體育館、劇院、博物館等公共建筑中使用。近年來(lái)，我國(guó)各地一大批具有代表性的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，充分體現(xiàn)了這一結(jié)構(gòu)形式具有極強(qiáng)的生命力。
　　 形態(tài)優(yōu)化是單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中極為重要的一步。合理的曲面形狀可以使結(jié)構(gòu)受力均勻，具有較大的剛度，較小的形變和較高的穩(wěn)定性。本文對(duì)單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形態(tài)優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究，確立了以單層網(wǎng)殼整體所產(chǎn)生的彎矩(∑e

2、∫｜M｜dl)最小為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化方法。
　　 為獲得不同的網(wǎng)殼外形，本文建立了單層網(wǎng)殼的自動(dòng)元胞機(jī)模型。在施加重力的反向荷載后，單層網(wǎng)殼開始振動(dòng)變形。通過(guò)振動(dòng)過(guò)程中網(wǎng)殼產(chǎn)生形變得到了一系列不同的網(wǎng)殼外形。對(duì)比這些外形的∑e∫｜M｜dl的值，選擇∑e∫｜M｜dl值最小的外形為新的起點(diǎn)，釋放內(nèi)力后，網(wǎng)殼從新的起點(diǎn)開始振動(dòng)尋找下一個(gè)極值點(diǎn)。最終在∑e∫｜M｜dl的值達(dá)到最小或者網(wǎng)殼的高度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，得到的外形即為形態(tài)優(yōu)化后的網(wǎng)殼

3、外形。
　　 本文對(duì)所提出的形態(tài)優(yōu)化方法所使用的參數(shù)進(jìn)行了分析：如網(wǎng)殼初始形態(tài)、梁的截面慣性矩、彈性模量、波速等。在總結(jié)了這些參數(shù)對(duì)數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果的影響規(guī)律之后，確定了合理的取值范圍。
　　 為驗(yàn)證本文所提出方法的有效性，本文對(duì)天津某單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了形態(tài)優(yōu)化分析并得到了優(yōu)化結(jié)果。對(duì)形態(tài)優(yōu)化前后的網(wǎng)殼，本文分別從網(wǎng)殼受靜力和地震作用時(shí)的力學(xué)性能以及網(wǎng)殼的穩(wěn)定性三個(gè)方面的進(jìn)行了對(duì)比分析。分析表明形態(tài)優(yōu)化后的網(wǎng)殼，在外形變化不