结构概念分析 (23)
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根据试验结果，采用截面折减法，模拟节点刚度。已 知杆件截面为矩形管220*100*10
结构概念分析及ANSYS程序实现
【计算条件】
文献中的试验加载方案以及试验结果
1233 1233
网壳平面内(绕弱轴)
1177 1177
网壳平面外(绕強轴)
本图引自文献
陈以一,彭礼. 贯通 式矩形钢管节点 抗弯性能研究 [J]. 建筑结构学报. 2004(3):1-7.
计算结果表明，有限 刚度模型整体稳定承 载力约为节点刚性连 接模型的75-85%。
结构概念分析及ANSYS程序实现
【思考】
1）加载点位移包含了哪些部分？
2）采用截面折减法模拟时，仅初期线性刚度拟合较 好，有没有可能找到一个截面，可以把非线性刚度也 拟合得非常完美？
3）绕強轴弯曲和绕弱轴弯曲时，哪个刚度折减对网 壳整体稳定承载力的影响更大？
有限元
点试验数据进行
10 5
了修改。
0
0
20
40
60
80
δH /mm
计算条件：
1）通过试验或者实体有限元分析已经得到了节点刚度；2）从构件反弯 点截取模型。3）考虑节点刚度的影响；4）顶部荷载P；5）采用不同方 法模拟节点刚度；求顶端位移。
结构概念分析及ANSYS程序实现
【算例Ex09a】
方法A. 截面折减法
结构概念分析及ANSYS程序实现
第09讲
上海国际会议中心单层球面 网壳整体稳定性分析
【项目概况】
上海国际会议中心
1999.08建成 单层球面网壳； 大球直径48.3m； 小球直径37.3m； 杆件为矩形管； 铸钢节点；
结构概念分析及ANSYS程序实现
【项目概况】
肋环型单层球面网壳； 杆件为矩形管； 节点为贯通铸钢节点；
结构概念分析及ANSYS程序实现
本图引自参考文献： Zhe Xiong, Xiaonong Guo, Yongfeng Luo, Shaojun Zhu. Elasto-plastic Stability of Single-layer Reticulated Shells with Aluminium Alloy Gusset Joints[J]. Thin-Walled Structures, 2017, 115:163175, ISSN0263-8231
【相关概念】
1. 节点刚度
本工程中的贯通铸钢节点是否属于刚性 节点？图示节点哪个方向的刚度折减较 大？强轴还是弱轴？
M
M
特别说明：本图引自文献
陈以一,彭礼. 贯通式矩形钢管节点抗 弯 性 能 研 究 [J]. 建 筑 结 构 学 报 .
2004(3):1-7.
弱弯 强弯
结构概念分析及ANSYS程序实现
结构概念分析及ANSYS程序实现
【相关概念】
4. 如何获取节点刚度？
A. 试验
本图引自文献
陈以一,彭礼. 贯通 式矩形钢管节点 抗弯性能研究 [J]. 建筑结构学报. 2004(3):1-7.
结构概念分析及ANSYS程序实现
【相关概念】
4. 如何获取节点刚度？
A. 试验
结构概念分析及ANSYS程序实现
特别说明：为避 免侵犯版权，节 点试验数据进行 了修改
结构概念分析及ANSYS程序实现
【计算条件】
σ/MPa
实测材料特性
500 400
379.1 383.5 300
468.3
200
100
0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
ε
研究：尊重实测数据
文献结论
节点区段的刚度平面 外取为完全刚接的 85%，平面内取为完 全刚接的25%。
4）采用截面折减法可否计算结构的塑性阶段？
5）除了强弱轴抗弯刚度，其他刚度呢？刚度耦合？ 为何研究抗弯刚度？轴向刚度有影响吗？
结构概念分析及ANSYS程序实现
【实例Pr01a】
采用截面折减法计算小球的弹性稳定
1) 为避免侵犯版权，假定所有
构件截面均为矩形管 220*100*10 ， 实 际 上 构 件 截 面 共有4种；2) 根据规范要求， 按照第1阶屈曲模态施加 100mm初始缺陷；3) 仅计算弹 性稳定；4) 为使视图直观，节 点域长度取110mm，实际工程
【相关概念】
2. 常见节点的刚度
1）框架梁柱节点：图示梁柱刚接节点，是否为刚接节点？
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）
结构概念分析及ANSYS程序实现
【相关概念】
2. 常见节点的刚度
2）焊接球节点
结构概念分析及ANSYS程序实现
【相关概念】
结构概念分析及ANSYS程序实现
中应该取节点宽度一半即 50mm；5)为提高计算速度，节 点间仅划分1段，实际工程中一 般划4段。
实际截面共4类 220*100*8 220*100*10 280*120*8 280*120*10
结构概念分析及ANSYS程序实现
【思考】
1）节点刚度对线性屈曲荷载的影响？ 2）画出典型节点的荷载位移曲线，研究节点刚度对 非线性屈曲荷载的影响？ 3）非线性屈曲荷载居然比线性屈曲荷载大？ 4）研究初始缺陷方向的影响？ 5）第1阶屈曲模态一定就是最不利的初始缺陷吗？
【相关概念】
结构概念分析及ANSYS程序实现
【相关概念】
2. 常见节点的刚度
3）相贯节点：方管相贯节点和圆管相贯节点，哪个刚度大？
结构概念分析及ANSYS程序实现
【相关概念】
3. 如何考虑节点刚度的影响？
A. 全实体模型
C. 考虑节点刚度影响的杆系模型
B. 多尺度模型
本图引自参考文献： 顾磊 等.焊接球单层球面网壳精细化有限元分析 [J].建筑结构学报,2011,32(08):42-50
【相关概念】
4. 如何获取节点刚度？
B. 精细化数值分析
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结构概念分析及ANSYS程序实现
【相关概念】
5. 引例
由浅入深的基本思想，先用简单算例验证，再应用到复杂问题中。
PV /kN
40
35
30
特别说明：为避
25
Fra Baidu bibliotek
20
试验值
免侵犯版权，节
15
结构概念分析及ANSYS程序实现
【计算条件】
文献中的试验加载方案以及试验结果
1233 1233
网壳平面内(绕弱轴)
1177 1177
网壳平面外(绕強轴)
本图引自文献
陈以一,彭礼. 贯通 式矩形钢管节点 抗弯性能研究 [J]. 建筑结构学报. 2004(3):1-7.
计算结果表明，有限 刚度模型整体稳定承 载力约为节点刚性连 接模型的75-85%。
结构概念分析及ANSYS程序实现
【思考】
1）加载点位移包含了哪些部分？
2）采用截面折减法模拟时，仅初期线性刚度拟合较 好，有没有可能找到一个截面，可以把非线性刚度也 拟合得非常完美？
3）绕強轴弯曲和绕弱轴弯曲时，哪个刚度折减对网 壳整体稳定承载力的影响更大？
有限元
点试验数据进行
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了修改。
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0
20
40
60
80
δH /mm
计算条件：
1）通过试验或者实体有限元分析已经得到了节点刚度；2）从构件反弯 点截取模型。3）考虑节点刚度的影响；4）顶部荷载P；5）采用不同方 法模拟节点刚度；求顶端位移。
结构概念分析及ANSYS程序实现
【算例Ex09a】
方法A. 截面折减法
结构概念分析及ANSYS程序实现
第09讲
上海国际会议中心单层球面 网壳整体稳定性分析
【项目概况】
上海国际会议中心
1999.08建成 单层球面网壳； 大球直径48.3m； 小球直径37.3m； 杆件为矩形管； 铸钢节点；
结构概念分析及ANSYS程序实现
【项目概况】
肋环型单层球面网壳； 杆件为矩形管； 节点为贯通铸钢节点；
结构概念分析及ANSYS程序实现
本图引自参考文献： Zhe Xiong, Xiaonong Guo, Yongfeng Luo, Shaojun Zhu. Elasto-plastic Stability of Single-layer Reticulated Shells with Aluminium Alloy Gusset Joints[J]. Thin-Walled Structures, 2017, 115:163175, ISSN0263-8231
【相关概念】
1. 节点刚度
本工程中的贯通铸钢节点是否属于刚性 节点？图示节点哪个方向的刚度折减较 大？强轴还是弱轴？
M
M
特别说明：本图引自文献
陈以一,彭礼. 贯通式矩形钢管节点抗 弯 性 能 研 究 [J]. 建 筑 结 构 学 报 .
2004(3):1-7.
弱弯 强弯
结构概念分析及ANSYS程序实现
结构概念分析及ANSYS程序实现
【相关概念】
4. 如何获取节点刚度？
A. 试验
本图引自文献
陈以一,彭礼. 贯通 式矩形钢管节点 抗弯性能研究 [J]. 建筑结构学报. 2004(3):1-7.
结构概念分析及ANSYS程序实现
【相关概念】
4. 如何获取节点刚度？
A. 试验
结构概念分析及ANSYS程序实现
特别说明：为避 免侵犯版权，节 点试验数据进行 了修改
结构概念分析及ANSYS程序实现
【计算条件】
σ/MPa
实测材料特性
500 400
379.1 383.5 300
468.3
200
100
0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
ε
研究：尊重实测数据
文献结论
节点区段的刚度平面 外取为完全刚接的 85%，平面内取为完 全刚接的25%。
4）采用截面折减法可否计算结构的塑性阶段？
5）除了强弱轴抗弯刚度，其他刚度呢？刚度耦合？ 为何研究抗弯刚度？轴向刚度有影响吗？
结构概念分析及ANSYS程序实现
【实例Pr01a】
采用截面折减法计算小球的弹性稳定
1) 为避免侵犯版权，假定所有
构件截面均为矩形管 220*100*10 ， 实 际 上 构 件 截 面 共有4种；2) 根据规范要求， 按照第1阶屈曲模态施加 100mm初始缺陷；3) 仅计算弹 性稳定；4) 为使视图直观，节 点域长度取110mm，实际工程
【相关概念】
2. 常见节点的刚度
1）框架梁柱节点：图示梁柱刚接节点，是否为刚接节点？
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【相关概念】
2. 常见节点的刚度
2）焊接球节点
结构概念分析及ANSYS程序实现
【相关概念】
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中应该取节点宽度一半即 50mm；5)为提高计算速度，节 点间仅划分1段，实际工程中一 般划4段。
实际截面共4类 220*100*8 220*100*10 280*120*8 280*120*10
结构概念分析及ANSYS程序实现
【思考】
1）节点刚度对线性屈曲荷载的影响？ 2）画出典型节点的荷载位移曲线，研究节点刚度对 非线性屈曲荷载的影响？ 3）非线性屈曲荷载居然比线性屈曲荷载大？ 4）研究初始缺陷方向的影响？ 5）第1阶屈曲模态一定就是最不利的初始缺陷吗？
【相关概念】
结构概念分析及ANSYS程序实现
【相关概念】
2. 常见节点的刚度
3）相贯节点：方管相贯节点和圆管相贯节点，哪个刚度大？
结构概念分析及ANSYS程序实现
【相关概念】
3. 如何考虑节点刚度的影响？
A. 全实体模型
C. 考虑节点刚度影响的杆系模型
B. 多尺度模型
本图引自参考文献： 顾磊 等.焊接球单层球面网壳精细化有限元分析 [J].建筑结构学报,2011,32(08):42-50
【相关概念】
4. 如何获取节点刚度？
B. 精细化数值分析
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【相关概念】
5. 引例
由浅入深的基本思想，先用简单算例验证，再应用到复杂问题中。
PV /kN
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