第六章 薄壁空间结构.pptx

概述
薄壳结构的概念
概念壳体结构一般是由上下两个几何曲面构成的空间薄壁结构,也称曲面结构。
等厚壳:当厚度不随坐标位置的不同而改变时称为等厚壳。
变厚壳:当厚度随坐标位置的不同而改变时称为变厚壳。
薄壳:当厚度远小于壳体的最小曲率半径时,称为薄壳。
厚壳
中厚壳
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形成
梁平板
拱薄壳(承受双向轴力和纯剪力)
--有人称拱和薄壳结构是仿生结构。
梁:主要承受弯矩和剪力平板:主要承受力矩的作用
拱:主要承受轴力的作用薄壳:承受双向轴力和顺剪力
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薄壳结构的受力:比拱式结构更具优越性,因为拱式结构只
有在某种确定的荷载的作用下才有可能找到合理拱轴线,而薄壳
结构由于两个方向薄膜轴力和薄膜剪力的共同作用,可以在较大
的范围内承受多种分布荷载而不致产生弯曲。
特点:整体工作性能良好,内力比较均匀,是一种强度高、刚度大、材料省、既经济又合理的结构型式。
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实例
自然界中的薄壳实例:蛋壳、蚌壳、螺蛳壳、蜗牛先、脑壳及植物的果壳或种子等。
生活中的薄壳实例:乒乓球、罐、灯泡、安全帽、轮船、碗等。
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曲面的描述
1、等分壳体各点厚度的几何曲面称为壳体的中曲面。
2、曲面的高斯曲率:
3、壳体的矢率
扁壳:当时,可按扁壳结构计算。
陡壳
正高斯曲率零高斯曲率负高斯曲率
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薄壳结构的曲面形式
薄壳结构中曲面的几何形式,按其形成的特点可以分为以下几类:
旋转曲面:由一条平面曲线绕着该平面内某一给定的直线旋转一周所形成的曲面称为旋转曲面。由于母线形状的不同,旋转壳又可分为球形壳、椭球壳、抛物球壳、双曲球壳、圆柱壳、锥形壳等。
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旋转曲面:
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平移曲面:由一条竖向曲线作母线沿着另一竖向曲线(导线)平行移动所形成的曲面称为平移曲面。常见的平移曲面有椭圆抛物面和双曲抛物面,所形成的壳体称为椭圆抛物壳和双曲抛物壳。
椭圆抛物面
双曲抛物面
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直纹曲面: 由一段直线(母线)的两端分别沿两固定曲线(导线)移
动所形成的曲面叫直纹曲面,房屋建筑中常用的直纹曲面有柱形
曲面、劈锥曲面、扭曲面等。
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双曲抛物面的形成
P
导平面
直导线
直导线
直母线
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