[發(fā)明專利]一種由雙肢板片組合構(gòu)件構(gòu)成的自由曲面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010057260.8
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111206686B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設計）人: 羅堯治;葛薈斌;萬華平;魏越
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: E04B1/32
• 分類號: E04B1/32
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜

1.一種由雙肢板片組合構(gòu)件構(gòu)成的自由曲面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，其特征在于，該結(jié)構(gòu)以弧形雙肢板片組合構(gòu)件為主要受力構(gòu)件，所述雙肢板片組合構(gòu)件通過兩塊鋼板和若干墊板疊合構(gòu)成，其中鋼板為雙肢板片組合構(gòu)件的分肢板，經(jīng)過結(jié)構(gòu)構(gòu)型優(yōu)化后使網(wǎng)殼節(jié)點處的不同構(gòu)件相交于同一節(jié)點軸線，且節(jié)點軸線方向為網(wǎng)殼曲面法線方向，從而以構(gòu)件的弧線形輪廓擬合網(wǎng)殼自由曲面的造型，形成裝配式單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)；

所述結(jié)構(gòu)構(gòu)型優(yōu)化通過以下優(yōu)化模型實現(xiàn)：

其中，設計變量為：

X＝[x₁₁ x₂₁ x₃₁ … x_1i x_2i x_3i … x_1n x_2n x_3n]^T，n為網(wǎng)殼節(jié)點總數(shù)；目標函數(shù)為：約束條件為：V_j＝(x_1j，x_2j，x_3j)分別為相鄰兩個節(jié)點的軸線方向單位向量，x_1i，x_2i，x_3i和x_1j，x_2j，x_3j為相鄰兩個節(jié)點的軸線方向單位向量在空間坐標系下的坐標軸方向的分量，L_ij為相鄰節(jié)點連線的方向向量，N_i為節(jié)點處自由曲面的法線方向向量；對網(wǎng)殼節(jié)點軸線方向進行優(yōu)化，優(yōu)化后的節(jié)點軸線分布更符合實際結(jié)構(gòu)造型的需要，消除了局部網(wǎng)格的畸變。

2.根據(jù)權利要求1所述的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述雙肢板片組合構(gòu)件外層為金屬分肢板，通過激光切割加工為弧形，為構(gòu)件的主要受力部分；內(nèi)層為金屬墊板，根據(jù)構(gòu)件承載力的需求，選擇合適的墊板間距與墊板厚度；雙肢板片組合構(gòu)件的方式可以使兩塊分肢板協(xié)同受力，提高構(gòu)件的整體平面外穩(wěn)定性。

3.根據(jù)權利要求1所述的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述雙肢板片組合構(gòu)件在有限元建模計算時采用等效三層梁單元替代，其中，外層分肢板材料與實際一致，內(nèi)層墊板材料設置為可忽略不計的材料常數(shù)，并根據(jù)公式對梁單元橫向剪切剛度進行修正，其中G_t為橫向剪切剛度，EI₁為分肢板的最短無側(cè)向支撐段的抗彎剛度，d₀為墊板間凈距。

4.根據(jù)權利要求1所述的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述雙肢板片組合構(gòu)件在內(nèi)力驗算時，構(gòu)件弱軸方向長細比采用等效長細比公式進行計算：

其中，l為構(gòu)件計算長度，t為分肢板厚度，h₀為墊板厚度，π為圓周率，d₀為墊板間凈距。

5.根據(jù)權利要求1所述的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，其特征在于，其節(jié)點采用十字形板式節(jié)點，以若干帶孔板片焊接而成，通過螺栓與構(gòu)件相連，具有半剛性性能。

6.根據(jù)權利要求1所述的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，其特征在于，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件自身弧形輪廓可以形成連續(xù)光滑的自由曲面。