索膜結(jié)構(gòu)找形分析的基本方法

 

        索膜結(jié)構(gòu)的全過程分析包括找形分析、荷載分析和裁剪分析。其中，找形分析是全過程分析的最初階段 ，也是荷載分析和裁剪分析的基礎(chǔ)。

 

        最早的膜結(jié)構(gòu)工程找形分析方法是物理模型法，包括肥皂模型法和絲網(wǎng)模型法，但是用物理模型法確定初始曲面，其設(shè)計(jì)量測極為不便 ，測量精度難以保證。20 世紀(jì) 70 年代以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，美國、英國、日本等外國學(xué)者提出并發(fā)展了以計(jì)算機(jī)技術(shù)為依靠的張力結(jié)構(gòu)的找形分析 ，逐步取代了傳統(tǒng)的模型量測法。目前所提出的有關(guān)膜結(jié)構(gòu)找形分析的方法基本上都是以力密度法、動力松弛法和非線性有限元法為理論基礎(chǔ)的。

 

        不同結(jié)構(gòu)形式膜結(jié)構(gòu)找形設(shè)計(jì)方法索膜結(jié)構(gòu)按照結(jié)構(gòu)形式的不同可以分為：充氣膜結(jié)構(gòu)、骨架膜結(jié)構(gòu)和張拉膜結(jié)構(gòu)。不同結(jié)構(gòu)形式的膜結(jié)構(gòu)其找形方法也不同。

 

        充氣膜結(jié)構(gòu)找形設(shè)計(jì) 方 法

 

        充氣膜結(jié)構(gòu)的找形分析過程是尋找壓差、預(yù)應(yīng)力和形態(tài)三者間對應(yīng)關(guān)系的過程，是結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力尋求 自平衡態(tài)的過程。其實(shí)質(zhì)是一個靜力平衡狀態(tài)的求解過程?1 。在其找形過程中，所要確定的基本參數(shù)包括：結(jié)構(gòu)表面拓?fù)潢P(guān)系 、幾何邊界條件、表面幾何形狀、膜面內(nèi)外氣壓差值 、膜應(yīng)力大小及分布。在一定大小的氣壓值作用下，求解滿足平衡條件的膜曲面幾何形狀及相應(yīng)的應(yīng)

力分布是充氣膜結(jié)構(gòu)找形分析中所要解決的根本問題。

 

        張力膜結(jié)構(gòu)找形設(shè)計(jì)方法

 

        張力膜結(jié)構(gòu)是預(yù)先對索和膜施加一定的預(yù)應(yīng)力，使結(jié)構(gòu)在張拉力的作用下，形成具有一定幾何形狀的空間曲面來承受荷載的結(jié)構(gòu)形式。其找形設(shè)計(jì)用的最多的方法是力密度法、非線性有限元法及兩者的綜合。 目前 已經(jīng)研究了三角形膜單元和曲面四邊形單元張力膜結(jié)構(gòu)的找形分析。綜合分析的思想，即先采用力密度法進(jìn)行形狀確定，再以其近似解作初始值進(jìn)行非線性分析，也有著較多的應(yīng)用。

 

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