| 【中文题名】 | 门式刚架轻钢结构的优化设计与模态有限元分析 |
| 【英文题名】 | Optimum Design Light-Weight Steel Building with Gabled Frames and Finite Element Modal Analysis |
| 【学科专业】 | 结构工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2004-7-13 |
| 【中关键词】 | 门式刚架,优化设计,数学模型,有限元,面向对象程序设计, |
| 【英关键词】 | plate-type rigid frame,optimum design,mathematical model,finite element analysis （FEA）,object-oriented programming （OOP）, |
| 【分类导航】 | 工业技术>建筑科学>建筑结构>金属结构>各类钢结构>轻钢结构 |
| 【论文摘要】 |
在轻型房屋钢结构体系中，门式刚架结构在施工周期、结构适用性上与传统建筑产品相比，具备明显的优势。同时，因其节省钢材而被广泛使用，但是不合理的建筑尺寸往往会导致结构用钢量的增加，所以结构的轻型化对该类型建筑结构系统有着重要的意义。本文系统地论述了金属建筑结构的特点，详细的介绍了结构的设计方法，分析了结构的动力特性。并对门式刚架进行结构优化数学建模并作了结构动力分析，以用钢量最少目标的优化函数。以结构在各种工况下满足规范要求为约束条件建立数学模型，借助ANSYS面向对象程序设计技术进行优化设计，得出了结构优化次数与结构用钢量、截面尺寸的关系。并在优化设计模型的基础上，对其进行模态有限元分析；研究其在最优设计条件下，结构自振特性问题，为工程结构的动力分析提供理论计算依据；同时对刚架进行多工况荷载组合抗震计算，得出地震作用参与荷载工况组合时，各设计参数间的关系并得出结论，为实际工程设计提供有益的参考资料。 |
| 【论文题纲】 |
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第一章 绪论 |
13-18 |
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1.1 课题的提出及研究意义 |
13-14 |
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1.2 结构优化设计的国内外研究现状 |
14-16 |
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1.3 存在问题 |
16 |
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1.4 本文主要研究内容 |
16-18 |
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第二章 门式刚架的结构特点及在各种荷载作用下的组合力计算 |
18-24 |
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2.1 门式刚架的结构特点及适用范围 |
18-19 |
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2.2 门式刚架的结构布置 |
19-20 |
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2.3 门式刚架受各种荷载作用的设计依据及有关规定 |
20-22 |
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2.4 门式刚架设计时的荷载组合及风荷载计算 |
22-24 |
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第三章 门式刚架的结构设计及力学计算模型 |
24-36 |
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3.1 综述 |
24-25 |
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3.2 门式刚架的设计 |
25-30 |
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3.2.1 门式刚架的设计方法研究 |
26 |
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3.2.2 刚架结构内力计算方法研究 |
26-27 |
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3.2.3 截面的初步选择 |
27-28 |
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3.2.4 门式刚架节点和梁柱连接设计 |
28-30 |
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3.3 门式钢刚架楔形单元的力学计算模型 |
30-36 |
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第四章 门式刚架结构优化设计在ANSYS程序上的实现 |
36-49 |
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4.1 ANSYS程序主要特点 |
36 |
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4.2 面向对象法的基本思路 |
36-37 |
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4.3 ANSYS优化程序应用研究 |
37-40 |
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4.4 门式刚架结构的优化设计算例与分析 |
40-49 |
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4.4.1 结构优化设计算例 |
40-47 |
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4.4.2 结果分析与结论 |
47-49 |
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第五章 结构动力优化设计算法的研究 |
49-75 |
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5.1 结构模态分析问题概述 |
49-50 |
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5.2 结构模态有限元分析的理论基础 |
50-52 |
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5.2.1 结构动力方程的建立 |
50-51 |
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5.2.2 模态的提取方法 |
51-52 |
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5.3 刚架有限元模态计算与分析 |
52-60 |
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5.3.1 模型的建立 |
53 |
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5.3.2 约束的处理 |
53 |
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5.3.3 材料性能系数的确定 |
53 |
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5.3.4 计算结果与分析的 |
53-60 |
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5.4 基于刚架模态有限元分析的大跨度结构地震作用计算 |
60-70 |
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5.4.1 结构的振型 |
60-61 |
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5.4.2 振型组合 |
61-62 |
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5.4.3 水平地震作用计算 |
62-66 |
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5.4.4 竖向地震作用计算 |
66 |
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5.4.5 刚架的竖向地震作用计算实例 |
66-70 |
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5.5 高阶振型对单层厂房天窗架的影响 |
70-73 |
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5.5.1 有限元模型的建立 |
71-73 |
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5.6 刚架模态有限元分析模型的验证 |
73-75 |
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第六章 结论 |
75-76 |
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参考文献 |
76-77 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.120769 |
