新型干式煤气柜非线性稳定分析:初始缺陷

以图 5.5 的屈曲模态作为初始缺陷的位移向量，按照网格结构计算规程[43,  44]以结构跨度的 l/1000 来引入初始缺陷，即以缺陷因子 0.0646/1，采用 ANSYS 中的UPGEOM 命令来更新模型，利用此模型来考察初始缺陷对结构极限承载力和失稳形态的影响。 

在对考虑初始缺陷后的结构进行承载力分析得出结论：考虑初始缺陷后，结构按照施加的初始缺陷随着荷载的增加位移逐渐增大直至失稳；其荷载位移曲线没有完善结构所具有的的直线上升段，极限承载力较完善结构降低了约 12.5%，最终失稳时的结构形态与完善结构没有大的区别。完善结构和有初始缺陷的结构荷
载位移曲线对比如图 5.7： 

分别再对结构不同缺陷因子下的极限承载力进行计算，汇总后绘制荷载位移曲线如图 5.8： 

将不同缺陷因子下结构极限承载力和完善结构极限承载力汇总得表 5.2： 

由表 5.2 以及荷载位移曲线图 5.8 可以看出：不同缺陷因子下，结构的荷载位移曲线相似，最终结构失稳形态也类似，缺陷因子的大小，并没有改变结构的失稳形态，随着缺陷因子的增大，结构极限承载力有略微降低。 综上对带有不同初始缺陷结构的全过程分析，可以得出结论： 
①按照第一阶主梁失稳的特征值屈曲模态为位移基准来考虑初始缺陷，缺陷因子为 1/1000 时，结构极限承载力较完善结构降低了 12.5%； 
②对比完善结构和缺陷结构的荷载位移曲线可知，缺陷结构没有完善结构荷载位移曲线所具有的直线上升段，结构按照施加初始缺陷的路径，直接随荷载增大发生压溃失稳，结构的失稳类型由分枝点失稳转变为极值点失稳； 
③不同缺陷因子下的结构失稳形态与完善结构都没有明显区别； 
④不同缺陷因子下的极限承载力略有差别，与完善结构相比降低了 12.5%-19%。 在实际结构中初始缺陷的种类有很多种，一致缺陷模态法作为考虑初始缺陷最简便的方法非常广泛地为工程设计人员所用，由于本文中的肋环形加筋球面壳不完全等于文献[40,  45]中的圆柱面网壳结构，因此不能单纯地按照以第一阶屈曲模
态为初始缺陷的方法来考虑初始缺陷的影响。但是按照一致缺陷模态法的基本思想，将结构失稳最容易发生的路径作为结构的初始缺陷这一思路，以结构的第一阶主梁失稳的形态作为初始缺陷的基准是合理的。在计算能力允许的情况下采用随机分布的初始缺陷[46]进行大量的计算来考察初始缺陷对结构的影响才是最好的
选择。