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局部双层网壳结构的自振特性分析
摘要
本文研究了局部双层网壳结构的自振特性，采用有限元法对结构进行模拟，分析了不同结构参数对其自振频率的影响。结果表明，结构参数如网壳层数、网格密度、钢管环柱的高度等均会影响自振频率，其中网壳层数增加会使自振频率降低，网格密度增加、钢管环柱的高度减小均会使自振频率提高。这些结果对于网壳结构的设计和优化具有重要意义。
关键词：局部双层网壳结构、自振特性、有限元法、结构参数
1.引言
网壳结构具有轻巧、高强、高刚度的特点，在建筑、桥梁等领域得到广泛应用。局部双层网壳结构是一种新型的网壳结构形式，由于其结构特殊，其自振特性也有所不同。自振频率是一个重要的结构参数，它直接影响结构的稳定性和抗震性能。因此，对局部双层网壳结构的自振特性进行研究，对于结构的设计和优化具有重要意义。
2.研究方法
2.1结构模型
本文采用有限元法对局部双层网壳结构进行分析。结构模型如图1所示，由上下两层网壳和中间的钢管环柱组成。
（插入图1）
2.2材料参数
采用Q345C钢管和Q235B钢板制作网壳结构，材料的动力参数如表1所示。
（插入表1）
2.3加载及边界条件
采用自然振动模式分析方法，考虑只受重力作用的情况。边界条件采用支座约束。
2.4模拟过程
采用ABAQUS有限元分析软件对局部双层网壳结构进行模拟。首先进行静力分析，得到结构的初始位移和应力。然后通过eigenvalue分析求解结构的自振特性。
3.结果分析
3.1网壳层数对自振频率的影响
将网壳层数从一层逐渐增加到六层，得到不同层数下的自振频率，如图2所示。
（插入图2）
由图2可知，随着网壳层数的增加，自振频率逐渐降低。这是因为多层网壳结构的刚度更大，需要更大的自振频率才能相互抵消，同时也会增加结构的质量，导致自振频率降低。
3.2网格密度对自振频率的影响
将网格密度由1m逐渐增加到0.5m，得到不同密度下的自振频率，如图3所示。
（插入图3）
由图3可知，随着网格密度的增加，自振频率逐渐提高。这是因为网格密度越大，网壳结构刚度越大，需要更高的自振频率才能达到平衡。
3.3钢管环柱高度对自振频率的影响
将钢管环柱高度由1m逐渐减小到0.5m，得到不同高度下的自振频率，如图4所示。
（插入图4）
由图4可知，随着钢管环柱高度的减小，自振频率逐渐增加。这是因为钢管环柱的高度越小，结构的轻量化越明显，刚度也相应减小，需要更高的自振频率来保持平衡。
4.结论
本文研究了局部双层网壳结构的自振特性，采用有限元法对结构进行模拟，分析了网壳层数、网格密度和钢管环柱高度等参数对其自振频率的影响。结果表明，随着网壳层数的增加，自振频率逐渐降低；随着网格密度和钢管环柱高度的增加，自振频率逐渐提高。这些结果对于网壳结构的设计和优化具有重要意义。