1、中圖分類號：TU393.3學校代碼：10213UDC：624密級：公開工學工學碩士碩士學位論文位論文球面薄殼和單層球面網(wǎng)殼的穩(wěn)定承載力研究碩士研究生：鄭志剛導師：祝恩淳教授申請學位：工學碩士學科：結構工程所在單位：土木工程學院答辯日期：2012年7月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學摘要I摘要球面薄殼和單層球面網(wǎng)殼結構廣泛用于建筑及其它工程領域。這兩類結構的極限承載力主要取決于穩(wěn)定問題，然而其穩(wěn)定承載力試驗的平均值與經(jīng)典屈曲理論的預測值有很大

2、差異，如何可靠地預測其穩(wěn)定承載力始終是工程技術領域中的一個難題。本文通過有限元分析和試驗研究探討其穩(wěn)定承載力的預測問題。首先利用ABAQUS對球面薄殼結構進行了有限元分析，考慮了結構的幾何非線性以及初始幾何缺陷的影響，發(fā)現(xiàn)在薄殼結構頂點的荷載位移曲線中，存在一個近乎平直的后屈曲“平臺”段，與之對應的荷載定義為后屈曲荷載。繼而根據(jù)球殼失穩(wěn)后的特點，由功能原理推得了徑向均布荷載和豎向均布荷載作用下球面薄殼結構的后屈曲荷載計算式，并通過大量算

3、例的有限元分析驗證了計算式的正確性。之后通過大量參數(shù)分析，證明了計算式中的系數(shù)為常數(shù)并得出其近似值。最后通過對前人所做試驗結果的分析驗證了用后屈曲荷載表示球殼穩(wěn)定承載力的合理性。由于單層球面網(wǎng)殼結構和球面薄殼結構的整體受力性能相似，本文還對單層球面網(wǎng)殼結構進行了有限元分析，考慮了結構的幾何非線性以及初始幾何缺陷的影響，發(fā)現(xiàn)缺陷大小不同網(wǎng)殼的荷載位移曲線也形成了一個近似水平的“平臺”段或者曲線在第一個下降段交匯于同一點。因此，同樣定義“平

4、臺”或“交匯點”對應的荷載為結構的后屈曲荷載也即穩(wěn)定承載力。進而采用擬殼法，把單層球面網(wǎng)殼轉化為與其等效的球面薄殼以預測其穩(wěn)定承載力，并找到了一種等效方法，能把球面薄殼的后屈曲荷載計算式擴展用于網(wǎng)殼，以獲得網(wǎng)殼的穩(wěn)定承載力。最后，本文設計、制作并完成了兩批共4個三向網(wǎng)格單層球面網(wǎng)殼試驗，試驗所得的屈曲荷載與“平臺”或“交匯點”對應的荷載接近，證明了基于后屈曲性能預測單層球面網(wǎng)殼穩(wěn)定承載力的可行性。總之，本文考慮了結構的幾何非線性和初始幾