单层球面网壳动力失稳振动台试验研究

发布时间：2017-10-21 04:31

  本文关键词：单层球面网壳动力失稳振动台试验研究

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【摘要】：近几十年里，网壳结构凭借其优美的造型、合理的受力形式及较大的跨度，在各地的体育场馆和会展场馆建设热潮中得到了广泛工程实践。鉴于我国地处地震灾害严重的区域，学者们对以网壳结构为代表的大跨空间结构在地震作用下的倒塌失效机理进行系统的研究工作。目前，，对网壳结构动力稳定性问题的理论研究逐渐成熟，学者们揭示了网壳结构强震下可能发生的两种失效模式，动力失稳和动力强度破坏。反观理论研究工作的蓬勃，从试验角度去验证和探究网壳结构强震失效机理的工作相对少得多，学者们鲜有试验依据去支撑自己的理论研究。基于此，本课题旨在对一简化单层球面网壳开展了模拟地震振动台试验研究，力图站在试验的角度去探讨网壳结构的抗震性能及其倒塌失效模式，并利用已有的理论成果与试验结果进行对比。最后将试验数据整理，初步建立了一套数据库系统，供广大学者参考。本文的主要研究内容如下： （1）对一原型单层球面网壳进行了简化，通过确定相似比，得到了试验模型的各部分参数，最后制作成节点定位准确的单层球面网壳模型。 （2）对加工好的网壳模型进行了振动台试验，测试模型的自振特性参数（固有频率和阻尼比），获取模型在单向简谐荷载作用下的结构动力响应（节点加速度、位移和杆件应变信号），最后让模型结构发生倒塌破坏。 （3）使用通用有限元软件Abaqus对试验模型进行精细化建模，在建模过程中考虑了节点转动惯量影响并在模型底部加以试验实测的动力荷载。通过获取结构的自振特性和动力荷载作用下的结构响应以及模拟结构倒塌全过程，并将其与试验结果进行对比，验证数值模拟的准确性和可靠性。最后根据数值模拟和试验的结论判断结构发生的失效模式。 （4）编写了数据库，将试验数据整合在数据库中，以方便其他学者参考。
【关键词】：单层球面网壳 振动台试验 动力失稳 数据库
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU33;TU317
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 国内外研究现状10-16
• 1.2.1 网壳结构强震破坏倒塌理论研究现状10-12
• 1.2.2 网壳结构的振动台试验研究现状12-15
• 1.2.3 Benchmark 研究现状15-16
• 1.3 本文主要工作16-17
• 第2章 网壳模型加工及振动台试验17-43
• 2.1 引言17
• 2.2 模型设计17-19
• 2.2.1 结构原型17
• 2.2.2 相似比确定17-18
• 2.2.3 模型参数确定18-19
• 2.2.4 模型材性试验19
• 2.3 模型制作19-22
• 2.3.1 加工方案19-21
• 2.3.2 加工误差21-22
• 2.4 试验测试采集系统22-24
• 2.4.1 模拟地震振动台介绍22-23
• 2.4.2 测量系统介绍23-24
• 2.4.3 数据采集系统介绍24
• 2.5 传感器布置情况24-27
• 2.5.1 应变计布置情况25
• 2.5.2 移传感器布置情况25-27
• 2.5.3 加速度传感器布置情况27
• 2.5.4 测点布置总结27
• 2.6 试验加载方案27-29
• 2.7 试验现象及数据分析29-42
• 2.7.1 模型结构自振特性29-31
• 2.7.2 试验现象观测31
• 2.7.3 加速度数据分析31-35
• 2.7.4 位移数据分析35-39
• 2.7.5 杆件应变数据分析39-42
• 2.8 本章总结42-43
• 第3章 网壳模型振动台试验的数值重现43-55
• 3.1 Abaqus 软件简介43
• 3.2 有限元模型介绍43-45
• 3.2.1 结构杆件单元选取43-44
• 3.2.2 考虑节点刚域影响44
• 3.2.3 引入实际节点坐标44
• 3.2.4 材料属性44-45
• 3.2.5 动力荷载输入方式45
• 3.2.6 其他参数45
• 3.3 试验模型模拟结果45-53
• 3.3.1 结构自振特性45-47
• 3.3.2 模型结构节点位移计算结果47-49
• 3.3.3 杆件应变变化规律49-53
• 3.4 试验倒塌破坏的数值重现及失效模式53-54
• 3.5 本章小结54-55
• 第4章 单层球面网壳模型试验数据库简介55-59
• 4.1 概述55
• 4.2 振动台试验数据库的研发55-56
• 4.2.1 数据库开发工具55
• 4.2.2 试验数据类型55-56
• 4.3 数据库管理系统模块介绍56-58
• 4.3.1 试验模型参数56
• 4.3.2 原始试验数据模块56-57
• 4.3.3 试验数据处理模块57-58
• 4.4 本章小结58-59
• 结论与展望59-61
• 参考文献61-66
• 致谢66-67

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本文编号：1071306