大跨度铝合金单层网壳结构性能及其温度场效应分析

发布时间：2020-07-25 17:01

【摘要】：铝合金结构具有质量轻、耐腐蚀、造型丰富等优点,虽然单价较钢结构高,但是其在使用阶段免维护,结构的使用寿命长,长期来看具有良好的经济效益,在我国的应用也越来越多。本文以南京牛首山佛顶宫大跨度铝合金单层网壳结构为研究对象,进行了温度场、温度效应与稳定性分析。该结构造型复杂,结构跨度大,是国内少有的大跨度铝合金单层网壳结构。首先,本文对牛首山佛顶宫大跨度铝合金单层网壳结构的温度场进行了数值模拟。采用ANSYS的热分析模块,建立太阳辐射作用下牛首山佛顶宫大跨度铝合金单层网壳结构的温度场分析模型,研究了温度场的分布规律和风速对温度场的影响。其次,本文对该大跨度铝合金单层网壳结构的温度场效应进行了分析,研究了非均匀温度场对该结构的位移和应力的影响。并将有限元计算分析的结果与实际监测的数据进行对比。对比测点温度与结构变形,发现二者存在一定的误差,理论计算偏于保守。最后,本文运用ANSYS对南京牛首山佛顶宫大跨度铝合金单层网壳结构建立结构模型,对其进行了整体稳定性能分析。在大跨度铝合金单层网壳结构的使用阶段,温度的变化会使结构产生温度应力,温度应力对大跨度空间结构稳定性的影响不容忽视。因此,本文重点研究了温度场对南京牛首山佛顶宫单层网壳结构的整体稳定性能的影响。通过以上的研究分析工作,本文对南京牛首山佛顶宫铝合金单层网壳结构的温度场和温度场效应进行了较为深入的研究,为今后类似结构的设计分析提供了一定的参考。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU399
【图文】：

本构关系模型,铝合金,铝合金结构

第一章绪论高，结构的特征值屈曲、几何非线性屈曲和材料非线性构内外温度相同时，60°C 时的弹塑性稳定系数比-40°体而言，温度作用对凯威特球面网格结构的稳定性影研究现状国内外研究现状，国外就有学者开始了对铝合金结构的研究。从铝合计，到铝合金结构的结构体系计算，国外对铝合金结构金的本构关系，国外常见的铝合金本构关系模型如图

穹顶,铝合金

研究了铝合金结构杆件截面的选取方式和制作方式等，并开发了一个铝结构辅助设计软件 ADD[62]。1992 年，刘锡良等研究了一个 K6 型铝合金单层球面网壳，并对其进行模拟试验，验证了考虑几何非线性梁单元用于计算单层网壳的正确性[63]。对于铝合金网壳结构的整体性能等方面的研究，国外已经比较成熟，国内正处于发展阶段，国内对铝合金结构体系的研究相对较少，不够系统而且缺乏试验验证。因此对铝合金网壳结构整体性能进行深入的研究，对结构设计的指导，以及解决实际工程问题，具有重要的意义。1.3.2 工程应用从 20 世纪 40 年代开始，铝合金被广泛地应用到国内外的建筑中。20 世纪 60 年代，英国建成了世界上最早的铝合金网壳结构—“探索”穹顶。目前世界上建成的铝合金空间结构已经有 7000 多座。如表 1-3 所示，为国外具有代表性的铝合金单层网壳结构工程，如图 1-2 至 1-5 所示为国外部分工程应用实例。

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