考慮裁剪影響的膜結(jié)構(gòu)形態(tài)分析方法研究.pdf

1、近年來，膜結(jié)構(gòu)得到日益廣泛的應(yīng)用。不同于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，“形”和“態(tài)”是膜結(jié)構(gòu)設(shè)計中貫穿始終的問題。而裁剪分析是實現(xiàn)結(jié)構(gòu)“形”與“態(tài)”的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。由于膜結(jié)構(gòu)形狀通常是三維不可展的曲面；而通過裁剪分析獲得的裁剪片則是平面的。這一差異對結(jié)構(gòu)形態(tài)及力學(xué)性能產(chǎn)生影響，而很少有關(guān)這方面的研究。因而探討考慮裁剪影響的膜結(jié)構(gòu)形態(tài)分析方法有重要意義。
　　本文首先對裁剪分析中測地線生成的三種方法：約束泛函法、改進(jìn)的幾何法以及非線性有限元法進(jìn)行系統(tǒng)研

2、究，并編制相應(yīng)的程序；結(jié)合經(jīng)典算例對三種方法進(jìn)行對比分析。分析表明非線性有限元法具有較高精度，而且便于應(yīng)用。
　　針對裁剪對結(jié)構(gòu)形態(tài)及力學(xué)性能的影響這一問題，本文提出基于非線性有限元理論的膜結(jié)構(gòu)成形模擬方法，并通過理論分析及實例驗證其可行性。成形模擬結(jié)果表明，裁剪對結(jié)構(gòu)形態(tài)的影響不可忽略。
　　以上述成形模擬方法為基礎(chǔ)，對常見的鞍形張拉膜結(jié)構(gòu)及球面充氣膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行成形模擬，分別考慮兩種荷載工況（工況1：自重+雪荷載；工況2：自