构件初始缺陷对稳定承载能力的影响研究结果

5.3.1　初弯曲幅值影响

本节对初弯曲幅值（νm0）对结构稳定承载能力的影响进行了参数化分析。图2—63给出了νm0=15l/1000的有限元数值模型。考虑到构件缺陷的随机性，对每个节点刚度系数进行了100次计算。νm0被设置为不同的值。由于只考虑稳定系数的变化范围而不具体考虑荷载系数大概率分布模型，假定νm0的概率模型满足均匀分布。

图2—64所示为不同初弯曲幅值所对应的施威德勒网壳荷载系数分布范围的影响。计算中考虑了节点半刚性的影响，一般情况下，施威德勒网壳的屈曲承载力随节点刚度的增加而增大。图中结果表明，当节点刚度系数为0.1时，νm0为l/1000时，理想结构的屈曲载荷系数为0.49。包含初始缺陷后，结构的稳定载荷系数的变化区间0.29～0.49。当νm0设置为5l/1000、10l/1000和15l/1000时，缺陷结构的屈曲载荷系数分别是0.29～0.35、0.28～0.33和0.27～0.29。此外，可以得出结论，当节点刚度为0.1时，屈曲载荷对νm0的变化不敏感。在这种情况下，网壳可以被认为是铰接的。

当节点刚度为1.0，νm0为l/1000时，理想结构的屈曲载荷系数为0.6。屈曲载荷系数从0.58变化到0.6。当νm0为5l/1000、10l/1000和15l/1000时，屈曲载荷系数分别是0.5～0.6，0.54～0.57和0.52～0.57。屈曲承载力随νm0的增加而减小，屈曲载荷因子的变化范围几乎不受νm0的影响。初始弯曲对半刚性连接施威德勒网壳的影响随刚度系数的变化而变化。缺陷结构的荷载系数随节点刚度系数的变化趋势与理想结构基本一致。

图2-63　初弯曲幅值vm0=15l/1000的有限元模型

图2-64　初弯曲对施威德勒网壳稳定系数的影响

图2—65所示为K8浅网壳荷载系数随节点刚度系数和初弯曲幅值νm0的变化规律。从图中可以看出，当νm0设置为l/1000时，荷载系数几乎不受影响。荷载系数的变化范围随νm0的增加而增大，峰值仍为理想结构的屈曲荷载系数，这与施威德勒网壳不同。

深K8网壳的屈曲荷载随节点刚度系数和νm0的变化规律如图2—66所示。可以看出，浅K8网壳荷载系数的变化幅度大于深K8网壳的变化幅度。这表明，随着结构尺寸的增加，承载能力的变化范围对初始曲率的敏感性降低。

折减系数是指缺陷结构的承载能力与理想结构的承载能力之比。图2—67比较了K8浅网壳和K8深网壳的折减系数，图中表示了折减系数随刚度系数的变化趋势。可以看出折减系数与刚度系数无关，折减系数明显受到结构规格的影响。(www.xing528.com)

图2-65　初弯曲对K8浅网壳的稳定系数影响

图2-66　初弯曲对K8深网壳的稳定系数影响

图2-67　折减系数随刚度系数的变化趋势（初弯曲）

5.3.2　初弯曲方向的影响

在实际工程中，初弯曲的方向是随机分布的，且其方向可能直接影响整体结构的稳定承载力。本节讨论了初始曲率方向的影响。假定初始弯曲的幅值大小为l/1000且保持不变，节点刚度系数分别为0.1和1。由图2—68结果表明当节点刚度系数为0.1时，初始曲率方向对结构屈曲能力几乎没有影响。当节点刚度系数为1.0时，对结构屈曲性能的影响仍在1%以内。因此，可以忽略初始弯曲方向对K8网壳的影响。

图2-68　初弯曲方向对K8浅网壳的影响