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动力时程分析中如何模拟支撑的屈曲性能

做动力时程分析已经4年多了,期间遇到很多问题,有的解决了,有的很难解决,有的则是知道答案而找不到很好的证明。动力时称分析中能否模拟支撑的屈曲问题就是很典型的一个例子。

ABAQUS公司宣传资料中说明在利用ABAQUS进行动力弹塑性分析时(显式),可以考虑到结构的屈曲性能。通过非线性基本理论和算例可以定性的判断这一说法是正确的。但是在工程分析中,还是遇到很多同仁讨论这个问题。可能缺少相关文献对这个问题进行正式的阐述是主要原因。也看了很多ABAQUS的软件文档,尚未发现相关的内容。

前段时间看PERFORM 3D使用手册时,发现了比较正式的说明,贴出来与大家分享。 Read the rest of this entry >>

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佳句共享——结构分析的目的

这几天在看Perform 3D的使用说明,觉得有些话很值得借鉴。故与大家分享:

Keep in mind that the goal of structural analysis is not to get an accurate simulation of a structure’s behavior, but to get information to help in making design decisions. Once an analysis model has been set up, it is easy to be seduced into believing that the model is an exact representation of the real structure. It probably is not, and it does not need to be. The model must be sufficiently accurate to provide useful design information, but the analysis results are almost certainly approximate, no matter how sophisticated the analysis model.

备注:原文日期2011-1-19

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[交流]鄂尔多斯伊金霍洛旗体育活动中心索穹顶观摩汇报

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中国的“索结构”时代已经来临

最近参观了两个索结构,分别是鄂尔多斯的索穹顶结构和深圳宝安体育场索结构。这两个项目都是比较“纯”的索结构。如果说张弦梁和弦支穹顶结构是在一定技术条件下的折中方案,则这两个项目突破了观念和技术的瓶颈,真正实现了索结构的终极目标。

回顾近几年的索结构项目可以发现,国内已经从“用索阶段”逐渐过渡为“用索结构阶段”。

早期,大家对索结构的了解和认识不是很深入,甚至谈到索结构会表现出一种神秘和畏惧。一些人故弄玄虚,设计假索(不受力,可以拿掉)来糊弄主业和大众。实际上国内存在很多假索工程。另一些人因为对索不了解,则不愿意用索,甚至是不敢用,总觉得不安全,总觉得很难。所以,我国的索结构在早期更多的表现为斜拉结构。 Read the rest of this entry >>

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利用有限单元法进行节点分析

1 单元的选取与剖分

(一)单元选取

在实际工程中,由于节点的构造形式决定了节点往往处于复杂的应力状态,一般不可能处于薄膜应力状态或简单的拉压状态,所以在单元选择时应根据节点的形状、与节点相连杆件的截面形式、壁厚的变化程度等采用壳单元或实体单元。通常,当节点形式比较规则,而且与节点连接的杆件壁厚为常数时,可以采用壳单元。比如圆管或箱形截面杆件构成的相贯节点;如果节点形式较为复杂,明显成实体形式,或者,虽然节点形式比较简单,但是构成节点的部件为非等壁厚,这种情况下需要选择实体单元进行模拟。

在壳单元中,通常采用的有三角形壳单元和四边形壳单元。四边形壳单元通常应用于节点拓扑较为规则的情况,在使用中受到一定的限制,因为对于拓扑较为复杂的情况,如果采用四边形单元可能需要较细的单元剖分。相对而言,三角形壳单元的适用性则较强,可应用于结构拓扑较为复杂的情况。在很多情况下,根据需要可以采用四边形为主三边形为辅的方法进行单元剖分。在实际使用中,根据所选择的有限元软件的不同,壳单元对建模的要求也有所不同。比如在ANSYS软件中,采用壳单元进行剖分的几何必须是面(AREA),而不能是具有厚度的实体,然后在实常数里面再进行定义壳单元的厚度,这样才能真实的模拟所分析对象的几何厚度特征。但是对于一些有限元软件,比如ABAQUS、COSMOS等,它们除了提供常规的壳单元类型之外,还提供一种实体壳单元类型,这种实体壳单元的特点是可以应用于实体面。即,利用实体建模方法建立的板、壳等几何,可以采用壳单元进行剖分,而且软件可以自动检测壳单元的厚度。 Read the rest of this entry >>

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在膜结构设计中设计院应该做什么

因为节后要准备一些索膜结构方面的资料,所以这几天一直在思考这方面的问题。针对目前膜结构设计中的特殊性,想和大家聊聊一个最基本的问题:在膜结构设计中,设计院应该做什么?

在我遇到的一些项目中,设计院通常把膜结构的设计和分析工作全部委托给专业膜结构公司。究其原因可以概括为以下几点:一是出于无奈;相对而言,大家对索膜结构不是很熟悉,经验比较少,所以做起来有些吃力,没有办法,只得委托给专业膜结构公司。二是缺乏分析手段;现在设计人员的学历都很高,很多人在读书期间的研究方向是膜结构,所以对膜结构的计算分析并不是问题,特别是大设计院更是如此,但是缺少相应的分析工具是普遍存在的问题。记得06年我问过上海交大的陈务军老师,他讲国内没有一家设计院购买EASY软件。三是不愿意做。这是国内设计院普遍存在的现象,对于难、烦、特殊的项目,多数情况下都是分包给专业公司和高校,而给设计人员留出更多的时间去做经济效益更大的项目。即使是国内几个知名的设计院也是如此。 Read the rest of this entry >>

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关于索结构——(2)分析零状态和施工零状态

上一篇博文中我提到了零状态,大家注意的话,会发现后来我提到了“分析零状态”。这是因为我觉得索结构分析、设计、施工过程中,可能会提到两个“零状态”。而这两个“零状态”又完全不是一个概念,所以,这里想就这个问题再与大家深入讨论一下。

上一篇博文已经讲过,在结构找形分析之前,会建立一个用于找形分析的初始几何模型,这里不妨称其为“分析零状态”。这个“零状态”模型只是一种简单的拓扑关系,在其基础上给拉索一定的初始条件,利用非线性有限元法,可以得到平衡的“预应力状态”。这个零状态是利用软件分析时的起步状态,它没有任何实际的工程意义,只是我们利用它来得到平衡态的一种手段。 Read the rest of this entry >>

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关于索结构——(1)预应力和三种受力状态

徐珂兄在其博客“带座位的体育馆工程设计记录(08) 索单元初始张拉力与索内力”中提出了关于拉索初始预拉力的疑问,并在本网站留言,约本人一起参与讨论。这是一个很好的话题,其实也是很多同行在实际工程设计中比较容易弄糊涂的一个问题。借此机会,顺便谈谈我的一点个人拙见,供大家参考。

索结构(或者有拉索的结构)不同于常规结构的地方就是拉索初始预应力对结构整体的刚度贡献。拉索是整体结构中的一根构件,其对结构整体刚度的贡献分为两部分:一是其材料刚度;二是几何刚度;其中,材料刚度像铰接杆件一样,是由于其横截面和材料刚度而产生的,只是由于索的材料比较柔,所以其材料刚度非常小,所以实际分析与设计中是可以忽略不计的。几何刚度是由于拉索中预应力对结构产生的刚度贡献,平常我们讲索对结构的刚度贡献通常就是指这部分刚度。索结构、张弦梁、弦之穹顶等结构体系正是充分利用拉索几何刚度对结构整体刚度的贡献。 Read the rest of this entry >>

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工程图片分享-西班牙瓦伦西亚火车站

瓦伦西亚火车站是当地的著名景点之一,紧靠当地最大的斗牛场。由于当地人口不多,所以火车站并不像国内的那样大,列车班次也相对较少。瓦伦西亚火车站的入口、候车室、站台三部分直线式连为一体,而且全部为敞开式,游客不用买票既可以进入参观。由于旅客不多,所以候车室并不拥挤,相对而言人们显得更为悠闲,室内环境和空气也很好。

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工程图片分享-西班牙瓦伦西亚某斗牛场

这是一个老建筑改造的例子,原来的斗牛场没有屋盖,而且建造时间比较长。后来在原有结构基础上,增加了屋面体系,而下部结构,包括原来的围墙等有些作为历史的痕迹被保存了下来。所以这个结构远观是一座钢结构体系,而走进去却发现下部是石材结构。

这个结构的设计师是日本的川口卫!

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