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沈陽膜結構設計主要包括的三大方面

2020-05-19 17:17:34

膜結構設計主要包括形狀確定、荷載分析和裁剪分析三大方面。

1、膜結構的形狀確定

(1)給定預應力分布的形狀確定問題:預先假定膜結構中應力的分布情況,再根據受力合理或經濟原則進行分析計算,得到膜的初始幾何狀態。

(2)給定幾何邊界條件的形狀確定問題:預先確定膜結構的幾何邊界條件,然后計算分析預應力分布和空間形狀。

常用的計算機找形方法有:力密度法、動力松弛法、有限元法。

2、膜結構的荷載分析

膜結構的荷載分析是在形狀分析所得到的外形與初始應力分布的基礎上進行的,檢查結構在各種荷載組合下的強度、剛度是否滿足預定要求的過程。膜結構的荷載分析基本上都采用非線性有限元法,即將結構離散為單元和結點,單元與單元通過結點相連,外荷載作用在結點上,通過建立結點的平衡方程,獲得求解。

3、膜結構的裁剪分析

裁剪分析就是將由找形得到并經荷載分析復核的空間曲面,轉換成無應力的平面下料圖。裁剪分析包含三個步驟:

(1)空間膜面剖分成空間膜條

膜結構是通過結構來表現造型,空間膜面在剖分成膜條時,要充分考慮膜條的邊線即熱合縫對美觀的影響;同時膜材是正交異性材料,為使其受力性能Z佳,應保證織物的經、緯方向與曲面上的主應力方向盡可能一致;此外,用料省、縫線短,也是進行膜面剖分必須考慮的因素。

(2)空間膜條展開成平面膜片

空間膜條展開成平面膜片,即將膜條的三維數據轉化成相應的二維數據,采用幾何方法,簡單可行。但如果膜條本身是個不可展曲面,就得將膜條再剖分成多個單元,采用適當的方法將其展開。此展開過程是近似的,為保證相鄰單元拼接協調,展開時要使得單元邊長的變化為極小。

(3)應力狀態轉化到無應力狀態

從應力狀態到無應力狀態的轉化,即釋放預應力、進行應變補償。膜結構是在預應力狀態下工作的,而平面膜材的下料是在無應力狀態下進行的,為確定膜材的下料圖,需對膜片釋放預應力,并進行應變補償。這里的補償實際上是縮減,在此基礎上加上熱合縫的寬度,即可得膜材的下料圖。

膜結構


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