大跨度新型张弦桁架结构的试验研究与结构分析--《贵州大学》2006年硕士论文
大跨度新型张弦桁架结构的试验研究与结构分析
【摘要】：在目前国内矩形平面的大跨度建筑物中，管桁架和张弦梁结构由于其经济性、适用性而应用日益广泛，迫于工程应用的客观需要，国内许多大专院校及科研机构对这两类结构进行了大量的研究工作，部分科研成果在实际工程中发挥着越来越重要的作用。但无论任何结构，它都是优缺点并存的，或者说它尚有结构潜能可挖掘。
本课题结合管桁架和张弦梁的力学和构造特点，通过在管桁结构的下弦加竖直撑杆，配置拉索并施加预应力，得到一种新型空间结构形式——新型张弦桁架结构，它可以看作是张弦梁加竖直撑杆时的一种特殊结构形式。这种结构不仅具有管桁架的优点，同时又能克服张弦梁的许多不足之处。
本课题对这种新型空间结构进行了深入的理论分析和仿真试验，介绍了大跨度新型张弦桁架结构的有限元计算与分析方法，并利用有限元软件ANSYS对大跨度新型张弦桁架结构进行了线性与非线性分析，并完成了理论与实测数据的分析、归纳、总结，并以大量的插图、表格直观地表现大跨度新型张弦桁架结构的内力特征以及与普通桁架在相同条件下一些静动力学指标的区别。
理论和实践证明，这种新型空间结构刚度大，受力合理，具有优良的抗震、抗风性能，是一种在大跨度结构中值得推广应用的新型空间结构。
【关键词】：
【学位授予单位】：贵州大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2006【分类号】：TU399【目录】：
第一章 绪论15-23
1.1 课题研究的背景15-17
1.2 张弦梁结构(Beam String Structure，“BSS”)17-18
1.3 新型张弦桁架结构18-21
1.4 课题研究的内容21
1.5 课题研究的意义21-23
第二章 大跨度新型张弦桁架的节点构造、结构性能、计算原则23-28
2.1 大跨度新型张弦桁架的节点构造23-24
2.2 大跨度新型张弦桁架的结构性能24-25
2.3 大跨度新型张弦桁架的计算原则25-28
第三章 大跨度新型张弦桁架的力学结构分析28-31
3.1 预应力阶段的内力分析28-29
3.2 荷载作用阶段内力分析29-31
第四章 大跨度新型张弦桁架的线弹性有限元分析方法31-42
4.1 有限元概述31
4.2 线弹性有限元理论的历史31-32
4.3 大跨度新型张弦桁架结构的有限元基本假定32-33
4.4 空间铰接杆的有限元方法33-34
4.5 等截面空间梁柱单元有限元方法34-39
4.6 空间拉索单元的有限元法39-42
第五章 大跨度新型张弦桁架析结构的仿真试验分析42-52
5.1 实验目的及内容42
5.2 试验模型设计与制作42-44
5.3 试验44-46
5.4 主要试验结果46-50
5.5 变形观测结果50
5.6 误差分析50-51
5.7 试验结论51-52
第六章 大跨度新型张弦桁架的静力有限元分析52-63
6.1 Ansys软件的基本介绍52
6.2 大跨度新型张弦桁架与普通桁架结构的ANSYS建模52-53
6.3 荷载作用下大跨度张弦桁架结构静力分析53-55
6.4 荷载作用下普通桁架结构静力分析55-57
6.5 两种桁架结构静力数据分析对比57-58
6.6 两种桁架结构内力分布规律58-61
6.7 桁架的挠度变化形态61-63
第七章 大跨度新型张弦桁架结构动力学分析63-76
7.1 桁架结构的自由振动理论63-64
7.2 用ANSYS进行张弦桁架结构与普通桁架结构动力分析64-68
7.3 大跨度新型张弦桁架结构的地震反应分析68-76
第八章 大跨度新型张弦桁架结构的几何非线性稳定分析76-88
8.1 稳定问题的类型76-77
8.2 稳定问题的三种计算方法77-78
8.3 空间结构的失稳现象78-79
8.4 临界荷载及设计准则79
8.5 ANSYS结构屈曲分析79-83
8.6 考虑结构几何初始缺陷和材料非线性影响的结构非线性屈曲分析83-87
8.7 两种桁架结构非线性屈曲对比分析87-88
结论与展望88-90
参考文献91-93
附录一: 攻读硕士学位期间发表的部分论文93-94
附录二: 学位论文原创性声明和关于学位论文使用授权的声明94
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4秒后，自动返回首页大跨度索穹顶结构模型静力试验研究--《建筑结构学报》2012年04期
大跨度索穹顶结构模型静力试验研究
【摘要】：以内蒙古伊旗全民健身体育中心工程为研究对象,设计制作了1∶10缩尺肋环型索穹顶结构试验模型,研究了模型结构张拉成形后在设计荷载作用下的力学性能,将ANSYS数值模拟加载和模型加载结果进行了对比分析,获得了模型静力响应的变化规律及活荷载不对称分布对结构整体静力性能的影响。研究表明:索穹顶结构在外荷载作用下,脊索存在应力减小的现象;结构可随荷载的变化不断调整预应力的分布状态;作为柔性空间体系,对非对称荷载作用十分敏感;结构在设计荷载作用下,结构构件均处于安全的工作范围内;数值模拟结果与试验值吻合较好,验证了数值模拟的正确性和结构设计的合理性。
【作者单位】：
【关键词】：
【基金】：
【分类号】：TU399【正文快照】：
0引言外形轻盈,受力合理,富有现代气息的索穹顶结构源于美国富勒提出的张拉整体体系[1],它由受拉的钢索和压杆组成,是一种结构效率极高的全张力体系[2-3]。国内学者在理论及试验方面做了较多的研究,揭示了索穹顶结构的受力特点,取得了较为丰富的理论成果[4-5]。但是,这些理论
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京公网安备75号大跨空间结构减震控制装置的设计与实验研究--《西安建筑科技大学》2010年硕士论文
大跨空间结构减震控制装置的设计与实验研究
【摘要】：
超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Materials,简写GMM)是一种在磁场作用下可以产生较大变形和出力,而在零磁场下又可以恢复变形的新型功能材料。这种材料可以将电磁能转换成机械能或声能,相反地也可以将机械能转换成电磁能,因此是一种重要的能量转换功能材料。这种材料在低磁条件下就可以输出达10-3数量级的应变,并且具有承载能力大、能量转换效率高和反应速度快等特点。由这种材料制成的超磁致伸缩作动器在机械加工、减振降噪及传感等方面都有着广泛的应用。
超磁致伸缩作动器在磁场下应力应变输出大、低压驱动、低频性等特点,使其更适合作为主动控制系统中的驱动设备。但由于超磁致伸缩材料的性能受其成分及其制造工艺的影响而各有差异,因此建立在实验数据基础之上的性能认知更具有可靠性。
本文以GMM特殊的磁(电)-力学性能为基础,研制了一种新型的GMM作动器,并进行了相应的输入输出特性实验,然后将其用于大跨空间结构的主动振动控制,进行了相应的计算机模拟分析。主要内容有：
(1)系统地介绍了GMM的磁致伸缩机理、基本特性和本构方程等,并根据其本构方程建立了基于GMM作动器的主动控制方程。
(2)通过对已有设计经验的总结,研制了一种能够适用于结构主动振动控制的GMM作动器,并通过实验获得了GMM作动器的电流—力及电流—位移的关系曲线,建立了GMM作动器的电流驱动数学模型。
(3)推导了大跨空间结构基于GMM作动器的静力及动力有限元方程,并通过算例分析,检验了GMM作动器的主动控制机理,验证了应用GMM作动器进行大跨空间结构主动抗震控制的可行性和有效性。
【关键词】：
【学位授予单位】：西安建筑科技大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2010【分类号】：TU352.11【目录】：
Abstract5-9
第1章 绪论9-17
1.1 研究背景9-10
1.2 减震控制在大跨空间结构中的研究现状10-13
1.3 主动控制作动器的研究与应用现状13-16
1.3.1 形状记忆合金作动器的研究与应用现状13-14
1.3.2 压电作动器的研究与应用现状14
1.3.3 超磁致伸缩作动器的研究与应用现状14-16
1.4 本文的工作16-17
第2章 GMM材料介绍及其特性17-29
2.1 GMM材料介绍17-18
2.2 磁致伸缩机理18-20
2.3 超磁致伸缩材料基本特性20-26
2.4 主动控制的理论基础26-29
第3章 直动型超磁致伸缩作动器的设计29-39
3.1 直动型超磁致伸缩作动器的总体结构设计29-30
3.2 GMM棒的选用30-31
3.3 GMM作动器电磁结构设计31-34
3.3.1 初步确定线圈的内径和长度31-32
3.3.2 初步确定线圈安匝数32-33
3.3.3 线圈几何尺寸优化33-34
3.4 磁路设计34
3.5 预压力设计34-36
3.6 GMM作动器工作温度控制及分析36-37
3.7 研制的GMM作动器原型37-39
第4章 超磁致伸缩作动器输出特性试验研究与分析39-51
4.1 试验的目的及试验内容39
4.2 试验方案39-41
4.2.1 实验仪器及设备40
4.2.2 试验步骤40-41
4.3 GMM作动器输出力特性试验研究41-43
4.4 GMM作动器位移输出特性试验研究43-47
4.5 GMM作动器本构关系试验研究47-48
4.6 GMM作动器磁路试验研究48-49
4.7 小结49-51
第5章 基于超磁致伸缩作动器的大跨空间结构主动控制有限元分析51-61
5.1 引言51
5.2 GMM主动控制空间结构静力有限元分析51-58
5.2.1 基本假定51
5.2.2 杆单元的有限元分析51-54
5.2.3 结构整体分析54-56
5.2.4 算例分析56-58
5.3 GMM主动控制空间结构的振动控制研究58-61
第6章 结论与展望61-63
6.1 结论61
6.2 展望61-63
参考文献65-69
附录 研究生期间发表的论文69
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