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「膜结构看台」膜布局相关设计

文章出处:润霖 人气:发表时间:2019-07-16 16:11

  是用曲面的有限的单元是建立的膜布局的分析的理论

  膜布局的设计是可分为三个的步骤:

  (1)是找出一个初始的平衡的形状;

  (2)种种的荷载的组合下的力学的是分析所以保证安全的;

  (3)裁剪制造。发达国家从六十年代起开始提出多种计算方法,「白城膜结构」,



  到当前为止以有限元法为非常优秀、非常遍及被接纳的方法。而单元类型皆为三角形平面常应变单元,该方法是从刚性板壳大变形理论移植过来的。

  从如下分析可以看到,膜布局作为只能抗拉的软壳体是不适宜接纳这种平面单元的,由于对于刚性壳体来说,这种平板单元可以看成平面应力单元和平板弯曲单元的组合,其单元刚阵可以由这两种单元刚阵合并而成。而膜布局作为软壳体是不能抗弯的,只能靠薄膜曲面的曲率变化,从而引起膜外观中内力重分布来抵抗垂直于曲面的外荷载。如果还是接纳这种只有平面内应力的板单元,「四平膜结构」,则应变的线性部分将不反映平面外z方向位移的影响,「白山膜结构」,这导致单元不包含z方向节点反力,就每个单元来说静力是不平衡的。所幸的是应变的非线性部分考虑了z向位移的影响,使得各单元合并起来的总的平衡方程通过不断迭代能近似达到平衡,缺点是需要过多的平面内位移来满足平衡的要求,而实际情况是只需要一定的平面外和平面内的位移及曲率变化就可以了。

  考虑到这些,我国膜布局技术人员在国际上首次接纳曲面膜单元,应变的线性部分引入了z向位移及单元的曲率和扭率,非线性部分依然保留z向位移的影响项。这样无论是每个单元还是各单元合并后的平衡方程都能很容易满足,迭代次数大为减少,而变形结果也更符合真实情况。而且因为单元内各点应力都不相同,据此判断皱折是否发现会更为精确。非常后求出的每个单元的曲率和扭率对于判断初始找形的正误和优劣以及裁剪下料都能提供许多最有用的信息。

  用曲面有限单元建立的膜布局找形及内力计算方法极小曲面具备最完美的外观形状和应力状态,是膜布局非常合理的理想初始状态。所谓极小曲面是指在给定边界条件接下来积非常小的曲面。在这个曲面上任意一点的应力都相等。发达国家从六十年代起开始对膜布局找形提出多种计算方法,如物理模型法,力密度法,动力松驰法等,到当前为止以有限元法为非常优秀、非常遍及接纳的方法。不仅国内,迄今国外的计算理论也都是以平面膜单元作为膜布局的计算模型。该方法是从刚性板壳大变形理论移植过来的。膜布局作为只能抗拉的软壳体是不适宜接纳这种平面单元的,其缺点是需要过多的平面内位移来满足平衡的要求,而实际情况是只需要一定的平面外和平面内的位移及曲率变化就可以了。其后果就是在后面要进行的内力计算时,代入真实材质常数后,因为前面找形获得的极小曲面与实际可能存在的膜布局形状的差距在视觉上可能不大,但对计算来说却是不能忽视的,因此计算很容易发散或发现皱折。这也是前面其余方法的共同缺点,他们往往把这一连贯的过程区分成理想化的找形和实际验算两个阶段,也就不能保证找出的形状都能用真实的膜材建成等应力极小曲面

此文关键字:布局,相关,设计

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