主次结构间的相互作用及流固耦合效应初探

作     者：范永雷 

作者单位：西安理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高兑现

授予年度：2007年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：主次结构 索桁架 风振性能 相互作用 流固耦合效应 

摘      要：主次结构体系的动态分析已经越来越受关注，因为次结构系统对它们所连接的主结构系统的正常工作和安全起着重要作用。预应力索桁架点式玻璃幕墙这种主次结构体系因其通透、美观、节能的诸多优点，决定了其在幕墙结构中广阔的应用前景。由于幕墙索结构对风的高度敏感性，因此对其受力性能的研究，日益成为结构工程学科研究的重要方向和热点问题。 本文以有限元理论为基础，结合索桁架结构体系的非线性特征，利用有限元软件ANSYS对结构在风荷载作用下主次结构间的相互影响及大面积幕墙结构的流固耦合效应进行研究。其一，通过对次结构索桁架与钢桁架结构之间的等效转换，分别计算在动力风荷载作用下主体结构的响应，对结果进行对比，分析索桁架支撑结构体系相比通常钢桁架结构支撑体系对主体结构带来的影响，产生更合理的设计方案。其二，大跨覆面材料的风振性能研究是结构风工程领域的热点问题之一，特别是在对风——结构的流固耦合效应计算时，具有相当大的理论难度，对负阻尼效应方面的计算方法更是没有具体参考的依据。本文提出与速度和位移相关的流固耦合效应假定，协同动力风荷载作用的计算，定性分析流固耦合效应。以上两方面的计算分析为主次结构的设计和流固耦合效应的研究提供一定的依据。 通过ANSYS软件对以上结构动力风荷载时域内的分析计算，对结构位移时程响应作出的比较，验证本课题采用的计算和假定的有效性。同时为进一步研究索桁架支撑主次结构体系的相互作用打下基础，对考虑流固耦合效应的大跨度覆面材料风振性能研究具有一定的参考价值。