报告主要对该结构进行两个方面的分析。第一,分析凯威特型空间网壳结构在自重、活荷载、风荷载、雪荷载、以及地震作用下的效应,并通过荷载的效应组合校核该空间结构的强度及变形是否满足规程要求。第二,焊接空心球在杆件轴力的作用下的受力分析,该问题属于三维实体结构的弹性力学的空间问题,空间弹性力学问题一般情况下很难得到解析解,有限单元法是解决这类问题的有效手段。

网壳结构有限元分析

- 18 - 分析焊接空心球在受到此轴向压应力作用下的情况。考虑到对称性，选取空心球的1/8进行建模，其模型如图3.2所示，有限元模型如下图5.1所示，划分网格时，钢管采用人工划分，空心球采用自由划分。这里涉及到一个问题，在人工划分是，采用划分单元形状为hex ，即为六面体，然而自由划分的时候划分单元的形状为tet,即为四面体。所以六面体单元会退化成四面体单元，四面体顶点有多节点重合，为了降低求解规模，需要将退化的单元转化成相应的采用较少节点的非退化单元。20节点的SOLID95单元对应的非退化单元为10节点的SOLID92单元，这样在四面体和六面体之间就会有一个过渡的五面体单元如图5.2所示。

图5.1 焊接空心球节点有限元模型

图5.2 过渡的五面体单元

在切割的对称面上施加对称的位移约束，在钢管的端口施加2/125mm N 的压应力，便可求解，其变形情况如图5.3所示。