單層網(wǎng)殼屈曲分析

1、例題. 單層網(wǎng)殼屈曲分析概要此例題將介紹利用MIDAS/Gen做網(wǎng)殼屈曲分析的整個(gè)過程，以及查看分析結(jié)果的方法。該例題的建模利用MIDAS/Gen建模助手中的網(wǎng)殼建模助手，這里不再做介紹。通過該例題希望用戶能夠了解做網(wǎng)殼屈曲分析的一般步驟和過程。 此例題的步驟如下:1. 打開建好的網(wǎng)殼模型2. 輸入荷載工況并施加單位荷載3. 定義屈曲分析控制數(shù)據(jù)4. 運(yùn)行分析找到結(jié)構(gòu)基本屈曲模態(tài)的屈曲向量5. 考慮規(guī)范規(guī)定的初始缺陷調(diào)整模型6. 運(yùn)行分析并查看結(jié)果7. 非線性屈曲分析1、分析模型與荷載工況本例題網(wǎng)殼的幾何形狀、邊界條件以及所使用的構(gòu)件如圖1所示。荷載只考慮屋蓋作用雪荷載的情況，遇到屋蓋作用多種

2、荷載的情況，只需按同樣的方法加載即可。(該例題數(shù)據(jù)僅供參考)，荷載組合可以在后處理模式中輸入。Ø 荷載工況 1 自重 Ø 荷載工況 2 屋面恒荷載 2kNØ 荷載工況 3 屋頂活荷載 2kN圖1 分析模型2、輸入各種荷載設(shè)定荷載工況 在輸入荷載之前先設(shè)定荷載工況。1. 點(diǎn)擊主菜單荷載>靜力荷載工況 2. 在對(duì)話窗口中輸入如圖2所示的荷載工況²注： 在極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法中屋面活荷載與普通層的活荷載的荷載分項(xiàng)系數(shù)不同，故荷載工況也需單獨(dú)輸入。圖2 輸入荷載工況輸入自重構(gòu)件的材料和截面被定義后，程序?qū)⒏鶕?jù)其體積和比重自動(dòng)計(jì)算結(jié)構(gòu)的自重。通過在自重指令中輸入系

3、數(shù)可以定義其作用方向。輸入自重的步驟如下。1. 在功能列表(圖3的u)中選擇自重2. 在荷載工況名稱選擇欄選擇自重 3. 在自重系數(shù)的Z中輸入-14. 在操作選擇欄點(diǎn)擊鍵 圖3 輸入自重輸入屋面荷載 為計(jì)算初始缺陷，先計(jì)算在各荷載工況組合作用下的基本屈曲模態(tài)的屈曲向量，因此將屋面上所作用的恒荷載和活荷載施加到網(wǎng)殼上的各節(jié)點(diǎn)上。 圖4 屋頂荷載單位力的施加3、定義屈曲分析控制數(shù)據(jù)主菜單>分析>屈曲分析控制定義屈曲分析控制數(shù)據(jù)，運(yùn)行屈曲分析，找到網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)最低階屈曲模態(tài)（第一屈曲模態(tài)）的屈曲向量，通過該模態(tài)得屈曲向量考慮結(jié)構(gòu)的初始缺陷圖5 屈曲分析控制數(shù)據(jù)確認(rèn)，運(yùn)行分析。4、運(yùn)行分析找到

4、結(jié)構(gòu)基本屈曲模態(tài)的屈曲向量主菜單>結(jié)果>屈曲模態(tài) 圖6 最低階屈曲模態(tài)屈曲向量表格主菜單>結(jié)果>分析結(jié)果表格>屈曲模態(tài) 勾選模態(tài)1如圖7點(diǎn)擊功能列表按鼠標(biāo)右鍵(圖8 )，可以選擇表格數(shù)據(jù)的小數(shù)位數(shù) 圖7 屈曲模態(tài)表格對(duì)話框 圖8 屈曲模態(tài)表格5、考慮網(wǎng)殼初始缺陷把屈曲向量UX、UY、UZ三列數(shù)據(jù)粘貼到EXCEl表格，所有以下步驟均可在EXCEL中完成1. 查看圖6中屈曲向量最大的點(diǎn)，該例子中最大的為節(jié)點(diǎn)392. 按規(guī)范計(jì)算初始缺陷最大值（跨度的1/300）3. 計(jì)算初始缺陷最大值與屈曲向量最大值的比值4. 所有屈曲向量均乘以這個(gè)比值，得到各節(jié)點(diǎn)的初始缺陷5. 把該

5、初始缺陷與原對(duì)應(yīng)各節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)相加，改變各節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo) 6. 新的模型即是考慮了初始缺陷的網(wǎng)殼模型 7. EXCEL計(jì)算情況見圖9² 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)各節(jié)點(diǎn)的初始缺陷值注：最低階屈曲模態(tài)的屈曲向量UX、UY、UZ² 最大初始缺陷計(jì)算值與最大屈曲向量的比值圖9 計(jì)算初始缺陷EXCEL表格6、運(yùn)行分析并查看結(jié)果重復(fù)以上表格操作，把考慮了初始缺陷的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)覆蓋原模型的節(jié)點(diǎn)表格。1. 運(yùn)行分析2. 查看結(jié)果：主菜單>結(jié)果>屈曲模態(tài) 查看圖形結(jié)果，如圖113. 查看結(jié)果：主菜單>結(jié)果>分析結(jié)果表格>屈曲模態(tài) 查看臨界荷載系數(shù)和各屈曲向量，如圖12注：屈曲分析必須要有

6、可變荷載，否則不能分析 圖10 屈曲分析控制數(shù)據(jù) 圖11 屈曲模態(tài)圖形結(jié)果注：可變荷載的臨界荷載系數(shù) 圖12 臨界荷載系數(shù)與屈曲向量注：特征值屈曲因?yàn)闊o法反應(yīng)結(jié)構(gòu)的后屈曲性能，其值往往被高估，因此有必要考慮結(jié)構(gòu)的非線性效應(yīng)7、非線性屈曲分析重復(fù)以上表格操作，把考慮了初始缺陷的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)覆蓋原模型的節(jié)點(diǎn)表格。1. 自動(dòng)生成荷載組合2. 建立或修改需要轉(zhuǎn)換成非線性荷載工況的荷載組合，如圖133. 生成非線性荷載工況：主菜單>荷載>由荷載組合建立荷載工況，如圖144. 查看在該工況下線彈性分析位移最大的點(diǎn)，做非線性分析控制節(jié)點(diǎn)，如圖155. 設(shè)定非線性控制數(shù)據(jù)：主菜單>分析>非線性分析數(shù)據(jù)，如圖166. 查看荷載位移曲線：結(jié)果>階段/步驟時(shí)程圖表，如圖17系數(shù)可修改建立需要轉(zhuǎn)換成非線性荷載工況的荷載組合圖13 建立需要轉(zhuǎn)換成非線性荷載工況的荷載組合 圖14 由建立的