蛋圆曲面单层网壳非线性稳定性研究

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1、学校代号10532学号S1501W0106分类号TU393密级公开工程硕士学位论文蛋圆曲面单层网壳非线性稳定性研究学位申请人姓名刘子龙培养单位土木工程学院导师姓名及职称贺拥军教授周一平高工学科专业建筑与土木工程研究方向钢结构及大跨空间结构论文提交日期2018年5月26日学校代号：10532学号：S1501W0106密级：公开湖南大学工程硕士学位论文蛋圆曲面单层网壳非线性稳定性研究学位申请人姓名：刘子龙导师姓名及职称：贺拥军教授周一平高工培养单位：土木工程学院专业名称：建筑与土木工程论文提交日期：2018年5月26日论文答辩日期：2018年5月29日答辩

2、委员会主席：李正农教授ResearchonNonlinearStabilityofEggCircularCurvedSingle-LayerReticulatedShellbyLIUZilongB.E.(HainanUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinArchitectureandCivilEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversity

3、SupervisorProfessorHEYongjunProfessorateSeniorEngineerZHOUYipingMay,2018蛋圆曲面单层网壳非线性稳定性研究摘要随着我国的不断发展，越来越多形态各异的空间结构涌现。其中的网壳结构则是大跨度空间结构中一种举足轻重的重要结构形式。网壳结构受力主要是曲面内的薄膜力，杆件主要承受轴力，结构受力合理，同时能够很好的适应大跨度且所用材料自重轻，这些特点使得网壳结构在世界范围内得到广泛的应用。但是单层网壳结构的稳定问题尤为突出，所以对网壳结构研究设计时，其稳定问题需要着重研究。网壳结构造型多变体现在

4、其曲面形式的多样，传统的有柱面、球面、双曲抛物面等。本文以蛋圆曲面形式的单层网壳结构为研究对象，采用MATLAB对其等弦长划分，然后采用有限元软件ANSYS对其进行参数化建模，对该结构进行静力和稳定性分析。本文首先对蛋圆曲面进行了基本介绍以及和椭球面的关系；然后将蛋圆曲面单层网壳的两种形式和椭球面单层网壳结构的静力性能进行了对比分析以及参数分析，主要有内力分布、变形规律以及水平支座反力。在对蛋圆曲面单层网壳静力性能了解掌握的基础上，首先仅考虑结构几何非线性，在不同的荷载工况情况下，对结构的屈曲模态进行了分析；随后研究了各类参数对结构稳定性能的影响，其中

5、还包括了蛋圆曲面自带常数k以及长短轴互换对蛋圆曲面单层网壳稳定性能的影响；最后进一步研究了几何非线性和材料非线性同时考虑的双重非线性对结构稳定性的影响。文章最后对蛋圆曲面单层网壳布置了局部双层桁架以加强网壳结构的稳定性，其形式有沿环向布置桁架，沿径向布置桁架；随后将这三类加强方案对结构稳定性的影响进行对比，选出最优布置方案；最后采用最优加强方案建模，研究结构稳定性随着桁架高度变化的规律，优选出最佳高度。本文提出的新曲面形式网壳结构以及对其的稳定性研究，能够为后续的相关研究工作给予一定的理论指导和给工程应用提供一定的依据。关键词：蛋圆曲面单层网壳；局部双

6、层；稳定分析；极限承载力；初始缺陷；几何非线性；材料非线性II工程硕士学位论文AbstractWiththecontinuousdevelopmentofourcountry,moreandmorespatialstructuresindifferentshapesareemerging.Amongwhich,thereticulatedshellstructureisadecisiveandimportantstructuralforminthelargespanspatialstructure.Theforceofreticulatedshells

7、tructureismainlythefilmforceinsidethesurface,ofwhichtherodpiecemainlybearstheaxialforce,andthestructuralforceisreasonable.Meanwhile,itcanadaptwelltothelargespanandthematerialislightweight.ismainlythethinfilmforceinsidethesurface,thestructureisreasonable,anditcanadaptwelltothelar

8、gespanandtheadoptedmaterialwithlightweight.Alla