毕业设计开题报告-工程网架结构参数化建模和动力特性分析

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1、徐州师范大学毕业设计（论文）开题报告及工作实施计划院系　机电工程学院专业机械设计制造及其自动化年级、班级03机制44班姓名指导教师开题报告日期2007年4月10日徐州师范大学教务处印制填表须知1、开题报告由学生本人领取后，在指导教师的指导下填写此表；2、工作实施计划应由指导教师填写；3、本表一式三份，一份交院（系）教务部门，一份由教研室保存，一份装订到毕业设计（论文）资料袋中。一、毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目工程网架结构参数化建模和动力特性分析研究方向有限元分析、CAE课题来源国家部委省市厂矿自选备注√课题类型理论研究应用研究工程技术跨学科研究其他√一、课题综述及研究意

2、义网架结构是一种高次超静定的空间结构，在国内外大跨度建筑中得到了广泛的应用。对于工程实际来讲，结构设计方案应当是经济合理的，因此只有采用优化设计方法才能较好地适应这方面的要求。而近年来网架结构倒塌事故的发生，使得人们对网架结构非线性行为的研究产生了浓厚的兴趣。由于它们的倒塌是突然发生的，因此在破坏前无明显预兆。空间网架的这种“脆性行为”已由一些实验结果和理论分析所证实。因此要想全面地描述网架结构的性能，以使结构设计具有足够的可靠性，必须分析网架结构的极限行为,从而达到在优化设计的基础上提高结构安全度的目的。这对于实际工程来说具有非常重要的意义。在工程网架的设计过程中将优化结果进行极

3、限分析就可以得到结构的极限承载力，而在极限分析的基础上增大一些杆件的面积，则可以提高结构的极限承载力;但从极限设计的角度来说，按线弹性理论所进行的结构优化设计并不是一个最好的结果，结构尚具有很大的承载潜力。因此可以将结构优化设计、地震响应分析和极限分析相结合并使截面调整过程自动化来对整个动力特性进行分析。目前可以用多种方法对建筑结构动力特性参数进行反演，包括理论方法、实验方法，理论和实验相合的方法以及计算机仿真。通过本课题的研究，试图建立一种参数化的有限元模型，并以减轻重量，降低成本为优化目标，对网架结构进行有限元优化设计，在此基础上，通过模态分析，找出这种类型的空间网架的固有频率

4、和模态振型，以便在设计和改进时使网架的固有频率避开其使用过程中的外部激励频率。我国对网架的研究上也取得了一定的研究成果，如三角锥网架的压杆稳定性能试验研究等。但对建立网架的参数化有限元模型等研究，现有文献记录较少。因此，本课题的研究有一定的前沿性。且与生产实践密切相关，有较好的应用前景。本课题来自网架施工单位，在保证安全的前提下，提高设计效率，降低成本是现代企业的目标。目前，空间网架的发展主要动向是实现最优化（采用计算机辅助设计）、轻量化、通用化、系列化；国外空间网架的设计施工和发展迅速，技术水平不断提高。而国内很多单位仍沿用传通的设计方法，周期长，设计效率低。如采用有限元分析和优

5、化设计，可减去测试过程，大大缩短设计周期，提高设计效率，降低成本。因此本课题的研究对工程实践有着十分重要的意义。二、课题拟采取的研究方法和技术路线课题拟采用有限元法对体育馆网架进行静、动力特性分析，以找出杆件内力分布、变形规律、固有频率及在地震作用下的位移响应。对验证原设计和指导设计修改有重大的意义。本课题已做了一定的前期准备工作，如图纸资料的收集，ANSYS软件使用等有关资料等都基本上齐全。对研究工作中，对可能会出现的问题，可通过外出查资料，到其他科研院所、工矿企业调研等方式加以解决。课题采用的技术路线是：①收集资料，进行理论及方法研究，熟悉有关软件的操作包括网架结构的组成特点，

6、有限元理论的基本概念，所用AYSYS软件及编程语言的操作使用。②建立参数化的有限元模型APDL语言的应用、载荷类型及边界条件的确定、单元类型的选择、APDL程序编制与调试等。③通过静力特性分析，以找出杆件内力分布、变形规律以及在某支点支承不良的情况下，分析杆件受力的变化。④模态分析以确定网架的固有频率和模态振型。⑤通过随机振动分析，确定网架在地震波作用下，危险点的响应频率。三、主要参考文献1、韩西，钟厉，有限元分析在结构分析和计算机仿真中的应用，重庆交通学院学报，2001年11月，第20卷（增刊）第三期，124～1272、孙涛，肖汉宁，有限元法在建筑卫生陶瓷生产中的应用，陶瓷科学与

7、艺术，2006，5-6，11～153、方鹏，江进国，有限元法及CAE技述在钻柱研究中的应用，装备制造技术，2006年,第5期，39～404、李建设，顾耀东,有限元法在运动生物力学研究中的应用进展,体育利学,2006年,第26卷第7期,28～315、杨锋，网架结构在高层建筑宝顶设计中的应用，山西建筑，2007年1月,第33卷第3期，45～466、邢海东，郝际平，徐国彬，索托网架结构在干煤棚工程中的应用，湖南人学学报(自然科学版)，2007年2月,第34卷第2期,29～3