网壳非线性分析安全系数

3D3S\sap200\midas gen 都可以做单层网壳的特征值屈曲分析，ANSYS 还可以做更加接近工程实际情况的非线性屈曲分析，来考虑初始缺陷请问各位老师, 网壳规程要求其承载力大于第一屈曲模态下力的5 倍，即k=5。

那么ansys 和3d3s 分析时如何查询这个K 值？

A:

1、过去k=5，如今的新规程已将k 取为4.2 。具体说明如下：确定系数K

时考虑到下列因素：

(1) 荷载等外部作用和结构抗力的不确定性可能带来的不利影响；

(2) 复杂结构稳定性分析中可能的不精确性和结构工作条件中的其他不利因素。

对于一般条件下的钢结构，第一个因素可用系数1.64 来考虑；第二个因素暂设用系数1.2 来考虑，则对于按弹塑性全过程分析求得的极限承载力，系数K 应取为1.64*1.2=2.0 。

对于按弹性全过程分析求得的极限承载力，系数K 中尚应考虑由于计算中未考虑材料弹塑性而带来的误差；

对单层球面网壳、柱面网壳和双曲扁网壳的系统分析表明，塑性折减系数cp(即弹塑性极限荷载与弹性极限荷载之比)从统计意义上可取为0.47 ，则系数K应取为1.64*1.2/0.47=4.2 。

对其它形状更为复杂的网壳无法作系统分析，对这类网壳和一些大型或特大

型网壳，宜进行弹塑性全过程分析。

2、假定设计载荷为2kN/m2，可给网壳施加约12kN/m2的载荷，通过载荷- 位移全过程曲线判断临界载荷，假如得出为10kN/m2，则其k=10/2=5。

①单层网壳以及厚度小于跨度1/50 的双层网壳均应进行稳定性计算；

②网壳的稳定性可按考虑几何非线性的有限元法（荷载—位移全过程分析）进行计算，分析中可假定材料保持为弹性，也可考虑材料的弹塑性。对于大型和形状复杂的网壳结构宜采用考虑弹塑性的全过程分析方法；

③球面网壳的全过程分析可按满跨均布荷载进行，圆柱面网壳和椭圆抛物面网壳除考虑满跨均布荷载外，宜补充考虑半跨活荷载分布的情况。进行网壳全过程分析时应考虑初始曲面形状的安装偏差的影响，可采用结构的最低阶屈曲模态作为初始几何缺陷分布模态，其缺陷最大计算值可按网壳跨度的

1/300 取值；④按以上②和③条进行网壳结构全过程分析求得的第一个临界点处的荷载值，可作为该网壳的极限承载力。将极限承载力除以系数K 后，

即为按网壳稳定性确定的容许承载力（标准值）。对于按弹塑性全过程分析求得的极限承载力，系数K可取为2.0 。对于常见的单层球面网壳、柱面网壳和椭圆抛物面网壳按弹性全过程分析求得的极限承载力，系数K可取为

4.2 ；

首先请关注一下以上四条。

Q:用ansys 进行稳定性分析，一个是特征值屈曲分析，一个是非线性屈曲

分析，实际工程中是不是只进行特征值屈曲就可以了？如果只进行特征值屈曲分析，如何看K 值？

A：（1）如以上第②条所述，对于大型和形状复杂的网壳结构宜采用考虑弹塑性的全过程分析方法；

（2）若只进行特征值屈曲分析，按照设计荷载加上去，然后进行特征值屈曲分析，结束后，提取第一阶特征屈曲值，其与设计荷载值相比，二者比值即为k；Q:非线性屈曲分析有荷载位移曲线，但是计算的很慢。如果施加的荷载是1.2 恒+1.4 活+0.8 风，那么由于风荷载不均匀分布，每个节点的折算荷载不一样，此时K 值怎么保证？

A：按照1.2 恒+1.4 活+0.8 风，将所有荷载均等效施加在网壳各节点上，然后同时将这些节点载荷扩大3-4 倍左右（由以上第④条可知，对于按弹塑性全过程分析求得的极限承载力，系数K可取为2.0 ），进行非线性屈曲分析，当不收敛时，提取主要节点（即变形最较大的几个节点即其附近节点）荷载- 位移全过程曲线，观察临界荷载，然后与先前荷载相比，即为k。

1. 特征值屈曲分析属于线性分析，它对结构临界失稳力的预测往往要高于结构实际的临界失稳力，因此在实际的工程结构分析时一般不用特征值屈曲分析。但特征值屈曲分析作为非线性屈曲分析的初步评估作用是非常有用的。

(1) 非线性屈曲分析的第一步最好进行特征值屈曲分析，特征值屈曲分析能够预测临界失稳力的大致所在，因此在做非线性屈曲分析时所加力的大小便有了依据。特征值屈曲分析所预测的结果我们只取最小的第一阶，所以你所得出的特征值临界失稳力的大小应为F＝实际施加力* 第一价频率。

(2) 由于非线性屈曲分析要求结构是不“完善”的，比如一个细长

杆，一端固定，一端施加轴向压力。若次细长杆在初始时没有发生轻微的侧向弯曲，或者侧向施加一微小力使其发生轻微的侧向挠动。那么非线性屈曲分析是没有办法完成的，为了使结构变得不完善，你可以在侧向施加一微小力。也可以根据第一阶屈曲形状来“修正” 完善网壳，从而使其有缺陷，所以你可以取第一阶振型的变形结果，并作一下变形缩放，这步可以在Main Menu& gt; Preprocessor > Modeling & gt; Update Geom 中完成。可以将线性屈曲分析第一阶模态的L/300 取值作为初始缺陷! 命令为 (L 为跨度，球面网壳的全过程分析可按满跨均布荷载进行，圆柱面网壳和椭圆抛物面网壳除考虑满跨均布荷载外，宜补充考虑半跨活荷载分布的情况。进行网壳全过程分析时应考虑初始曲面形状的安装偏差的影响，可采用结构的最低阶屈曲模态作为初始几何缺陷分布模

态，其缺陷最大计算值可按网壳跨度的1/300 取值。)

/prep7 upgeom,L/300,1,1,file,rst 其中file 为你分析的文件名

(3) 上步完成后，加载计算所得的临界失稳力，打开大变形选项开关，采用弧长法计算，设置好子步数，计算。

(4) 后处理，主要是看节点位移和节点反作用力(力矩)的变化关系，找出节点位移突变时反作用力的大小，然后进行必要的分析处理。

补充：

特征值屈曲分析的学名为“结构弹性稳定分析”，指结构在外荷载作用下，在原来的平衡状态之外，出现了第二个平衡状态。在数学推导中解决的是一个求解特征值的问题，故而被称为特征值屈曲分析。在弹性稳定分析的