Geiger型索穹顶冲击动力响应与失效机理研究

来源：振动与冲击杂志2024年第18期北京时间：

作者：陈联盟，黄奔程，曾一洪，李泽斌，黄开宇，李桅，董石麟

单位：1.温州大学建筑工程学院，浙江 温州325035；2.浙江大学空间结构研究中心，杭州310027

摘要：<span>针对当前索穹顶结构缺乏冲击荷载作用下结构动力响应和失效机理的研究现状，本文基于ANSYS/LS-DYNA分析软件，提出了Geiger型索穹顶结构冲击动力分析模型，详细分析了冲击作用下结构的节点位移和杆件内力响应，并进一步结合美国规范UFC4-023-03的倒塌准则，对结构的失效模式进行评价，提出了三种失效模式，即结构轻微损伤、结构局部损伤和结构整体失效。随后，基于冲击破坏杆件数和杆件内力损伤程度，提出了结构整体损伤指数的概念，通过参数分析，探索了索穹顶结构在不同冲击物参数下整体损伤指数的变化特点及不同设计参数下的抗冲击性能。研究发现了整体损伤指数与三种失效模式之间的关系：当失效模式为结构轻微损伤时，其整体损伤指数小于0.3；当失效模式为结构局部损伤时，其整体损伤指数位于0.3~0.8之间；当失效模式为结构整体失效时，其整体损伤指数大于0.8。基于此提出了失效模式控制方程。冲击荷载越靠近结构中心，结构发生整体失效概率越大，反之则局部损伤和轻微损伤概率越大。提高初始预应力水平和杆件截面面积能有效提高结构的抗冲击性能。</span>

关键词：索穹顶结构；冲击荷载；失效模式；动力响应；参数分析