【摘 要】
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网壳结构作为空间结构形式之一,在我国应用比较广泛,其材料主要由木材、钢和铝合金组成。自从19世纪80年代人们发明了焊接技术,随着钢结构焊接技术的日益成熟,出现了大量的全焊接钢网壳结构。相较而言,铝合金网壳结构则很少采用焊接,其构件之间采用板式节点连接等机械连接为主。目前国内外学者研究主要集中于节点焊接对于铝合金杆件的影响,但是大多数研究没有考虑焊接节点对于铝合金网壳结构整体性能的影响。本文旨在通过
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网壳结构作为空间结构形式之一,在我国应用比较广泛,其材料主要由木材、钢和铝合金组成。自从19世纪80年代人们发明了焊接技术,随着钢结构焊接技术的日益成熟,出现了大量的全焊接钢网壳结构。相较而言,铝合金网壳结构则很少采用焊接,其构件之间采用板式节点连接等机械连接为主。目前国内外学者研究主要集中于节点焊接对于铝合金杆件的影响,但是大多数研究没有考虑焊接节点对于铝合金网壳结构整体性能的影响。本文旨在通过振动台试验研究,深入探究全焊接节点下铝合金单层球面网壳的动力特性,及其在地震作用下的反应,并观测其节点和杆件的损坏状况,以期获得更加准确的结果。全焊接连接的铝合金单层球面网壳振动台试验在国内尚属罕见,它可以为铝合金节点焊接的发展提供参考。在试验验证的基础上,进一步采用有限元数值仿真技术,对全焊铝合金网壳进行了多参数的研究。(1)介绍刚度等效原理和量纲分析法。以西安航天基地军民融合创新园A区的报告厅为工程基础,运用相似关系去建立一个缩尺比1:25的铝合金单层球面网壳试验模型,以长度比尺来确定模型结构尺度,以动力比尺来确定负载状态,并通过材性试验来确定有限元仿真的基本参数。(2)开展网壳缩尺模型振动台试验。研究网壳缩尺模型其自身的动力特性,主要包括振型、自振频率以及阻尼比等;记录网壳缩尺模型在地震作用下的动力响应数据,并将这些数据进行整理,绘制出相应的对比曲线,分析模型在不同工况下的动力特性;试验得到铝合金单层球面网壳的动力性能较好。(3)进行有限元模态分析和动力时程分析。数值仿真与试验数据结果相互对比,发现有限元建模能够准确地模拟真实的振动响应,证明了有限元模拟分析的可靠性和准确度。(4)建立不同矢跨比和节点约束的网壳模型。拓展研究铝合金单层球面网壳在不同条件下的全焊接动力性能。
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