*穩(wěn)定性分析是網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、尤其是單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題
*網(wǎng)殼穩(wěn)定性評(píng)估的方法
1. 非線性連續(xù)化理論方法(擬殼法)
僅對(duì)少數(shù)特定的殼體(例如球面殼)才能得出較實(shí)
用的公式
無(wú)法反映實(shí)際網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的不均勻構(gòu)造和各向異性
的特點(diǎn)
無(wú)法考慮不同荷載分布的影響
*網(wǎng)殼穩(wěn)定性評(píng)估的方法
2. 模型試驗(yàn)方法
耗費(fèi)時(shí)間,并且成本昂貴
無(wú)法考慮不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響
3. 非線性有限元——荷載-位移全過(guò)程分析
可以精確地反映結(jié)構(gòu)性能隨荷載變化的全貌
可以分析不同類(lèi)型、不同網(wǎng)格、不同結(jié)構(gòu)參數(shù)和
不同荷載分布等多種情況
對(duì)工程設(shè)計(jì)人員而言比較復(fù)雜,較難掌握
*網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)全過(guò)程分析方法
1.精確的單剛矩陣和大轉(zhuǎn)角變換
按Oran梁-柱理論直接推導(dǎo)單元的剛度矩陣,力和位移的
關(guān)系可以用超越函數(shù)表示,對(duì)位移的高階量沒(méi)有任何省略。
*增加適當(dāng)?shù)男拚?xiàng),以考慮Oran矩陣中未曾考慮的兩個(gè)主軸方向彎曲
的相互耦連作用,從而得到更加精確的切線剛度矩陣
對(duì)于大轉(zhuǎn)角問(wèn)題,由于轉(zhuǎn)動(dòng)位移不適用矢量迭加原則,因而在增量計(jì)算中不能將每步算得的轉(zhuǎn)動(dòng)位移增量進(jìn)行簡(jiǎn)單迭加。引用“結(jié)點(diǎn)方向矩陣”的概念來(lái)確定結(jié)點(diǎn)的空間方向,每步增量計(jì)算結(jié)束后進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換,求得新的結(jié)點(diǎn)方向矩陣。
*這一考慮大轉(zhuǎn)角的精確理論對(duì)保證計(jì)算結(jié)果的正確性也是十分重要的
2.合理的平衡路徑跟蹤和靈活的迭代策略
以柱面弧長(zhǎng)法為主綜合運(yùn)用各種方法;對(duì)于較為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu),采用位移增量法比較方便而有效;對(duì)于復(fù)雜的多自由度體系,由于很難推測(cè)其結(jié)點(diǎn)位移的變化趨勢(shì),因此在第一步計(jì)算中采用荷載增量法,從第二步開(kāi)始采用變步長(zhǎng)的柱面弧長(zhǎng)法來(lái)自動(dòng)跟蹤結(jié)構(gòu)的荷載-位移全過(guò)程。但對(duì)于某些復(fù)雜結(jié)構(gòu),在個(gè)別臨界點(diǎn)附近,發(fā)現(xiàn)采用弧長(zhǎng)法也難于使迭代收斂,而這時(shí)改用余能增量法卻能得到滿意結(jié)果。因此,將余能增量法作為弧長(zhǎng)法的一個(gè)補(bǔ)充。
*將上述各種方法有機(jī)地結(jié)合起來(lái),計(jì)算中可以自動(dòng)交替使用,因此能有效地應(yīng)付各種復(fù)雜問(wèn)題,尤其是在大型網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的荷載-位移全過(guò)程分析中顯示出較佳效果
采取兩條措施:一是采用了變步長(zhǎng)的增量計(jì)算方法,并給出了合理步長(zhǎng)的計(jì)算公式;二是采用能量準(zhǔn)則判斷迭代是否收斂,并且對(duì)收斂值給予嚴(yán)格控制