网壳屈曲分析

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例题单层网壳屈曲分析

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例题. 单层网壳屈曲分析1、概要

此例题将介绍利用MIDAS/Gen做网壳屈曲分析的整个过程，以及查看分析结果的方法。

该例题的建模利用MIDAS/Gen建模助手中的网壳建模助手，这里不再做介绍。通过该例题希望用户能够了解做网壳屈曲分析的一般步骤和过程。

此例题的步骤如下:

1.打开建好的网壳模型

2.输入荷载工况并施加单位荷载

3.定义屈曲分析控制数据

4.运行分析找到结构基本屈曲模态的屈曲向量

5.考虑规范规定的初始缺陷调整模型

6.给模型施加实际荷载

7.运行结构分析

8.查看屈曲模态和临界荷载系数

2、分析模型与荷载工况

本例题网壳的几何形状、边界条件以及所使用的构件如图1所示。荷载只考虑屋盖作用雪荷载的情况，遇到屋盖作用多种荷载的情况，只需按同样的方法加载即可。(该例题数据仅供参考)，荷载组合可以在后处理模式中输入。

荷载工况 1 – 自重

荷载工况 2 – 屋面恒荷载 2kN

荷载工况 3 – 屋顶活荷载 2kN

图1. 分析模型

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例题单层网壳屈曲分析

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3、输入各种荷载

设定荷载工况

在输入荷载之前先设定荷载工况。

1.点击主菜单荷载>静力荷载工况

2.在对话窗口中输入如图2所示的荷载工况

图2. 输入荷载工况

在极限状态

设计法中屋面

活荷载与普通

层的活荷载的

荷载分项系数

不同，故荷载

工况也需单独

输入。

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输入自重

构件的材料和截面被定义后，程序将根据其体积和比重自动计算结构的自重。通过在自重指令中输入系数可以定义其作用方向。

输入自重的步骤如下。

1. 在功能列表(图3的 )中选择自重

2. 在荷载工况名称选择栏选择‘自重’

3. 在自重系数的Z 中输入‘-1’

4. 在操作

选择栏点击键

图3. 输入自重

例题单层网壳屈曲分析

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输入屋面荷载

为计算初始缺陷，先计算在各荷载工况组合作用下的基本屈曲模态的屈曲向量，因此将屋面上所作用的恒荷载和活荷载施加到网壳上的各节点上，。

图4. 屋顶荷载单位力的施加

4、定义屈曲分析控制数据

主菜单>分析>屈曲分析控制

定义屈曲分析控制数据，运行屈曲分析，找到网壳结构最低阶屈曲模态（第一屈曲模态）的屈曲向量，通过该模态得屈曲向量考虑结构的初始缺陷

图5. 屈曲分析控制数据

确认，运行分析。

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例题单层网壳屈曲分析

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主菜单>结果>屈曲模态

图6. 最低阶屈曲模态

屈曲向量表格

主菜单>结果>分析结果表格>屈曲模态勾选模态1如图7

点击功能列表按鼠标右键(图8 )，可以选择表格数据的小数位数

图7. 屈曲模态表格对话框

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图8. 屈曲模态表格

例题 单层网壳屈曲分析

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5、考虑网壳初始缺陷

把屈曲向量UX 、UY 、UZ 三列数据粘贴到EXCEl 表格，所有以下步骤均可在EXCEL 中完成

1. 查看图6中屈曲向量最大的点，该例子中最大的为节点39

2. 按规范计算初始缺陷最大值（跨度的1/300）

3. 计算初始缺陷最大值与屈曲向量最大值的比值

4. 所有屈曲向量均乘以这个比值，得到各节点的初始缺陷

5. 把该初始缺陷与原对应各节点的坐标相加，改变各节点的坐标

6. 新的模型即是考虑了初始缺陷的网壳模型

7. EXCEL 计算情况见图9

图9. 计算初始缺陷EXCEL 表格

最低阶屈曲

模态的屈量UX 、UY 最大初始缺陷计算值

与最大屈曲向量的比值

网壳结构各节

点的初始缺陷值

11 6、运行分析并查看结果

重复以上表格操作，把考虑了初始缺陷的节点坐标覆盖原模型的节点表格。

1. 运行分析

2. 查看结果：主菜单>结果>屈曲模态 查看图形结果，如图11

3. 查看结果：主菜单>结果>分析结果表格>屈曲模态 查看临界荷载系数和各

屈曲向量，如图12

图10. 屈曲分析控制数据

屈曲分析必须

要有可变荷载，否则不能分析

例题单层网壳屈曲分析

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图11. 屈曲模态图形结果

图12. 临界荷载系数与屈曲向量

注：特征值屈曲因为无法反应结构的后屈曲性能，其值往往被高估，因此有必要考虑

结构的非线性效应

可变荷载

的临界荷载

系数

13 7、非线性屈曲分析

重复以上表格操作，把考虑了初始缺陷的节点坐标覆盖原模型的节点表格。

1. 自动生成荷载组合

2. 建立或修改需要转换成非线性荷载工况的荷载组合，如图13

3. 生成非线性荷载工况：主菜单>荷载>由荷载组合建立荷载工况，如图14

4.

查看在该工况下线弹性分析位移最大的点，做非线性分析控制节点，如图15 5. 设定非线性控制数据：主菜单>分析>非线性分析数据，如图16 6.

查看荷载－位移曲线：结果>阶段/步骤时程图表，如图17

图13. 建立需要转换成非线性荷载工况的荷载组合

系数可修改

建立需要转换成非线性荷载工况的荷载组合