充氣索膜結(jié)構(gòu)的形態(tài)分析.pdf

1、近幾十年來，充氣可展結(jié)構(gòu)憑借其質(zhì)量輕盈、受力合理、安裝快速、運輸方便等特點成為大跨結(jié)構(gòu)、臨時性或緊急性的建筑的最佳選擇之一，具有廣闊應(yīng)用前景。現(xiàn)階段，對充氣可展結(jié)構(gòu)的研究主要集中在傳統(tǒng)靜力分析方面，形態(tài)及展開過程方面研究較少。
　　在總結(jié)國內(nèi)外充氣可展結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了圓柱形充氣索膜結(jié)構(gòu)的構(gòu)形，并重點對其找形過程、展開過程以及荷載態(tài)進(jìn)行研究。主要研究內(nèi)容如下:
　　運用薄殼的無矩理論，求得膜面在內(nèi)部氣壓作用下的應(yīng)力

2、和應(yīng)變的理論解，并根據(jù)變形后的幾何構(gòu)形、外荷載以及邊界條件，推導(dǎo)出結(jié)構(gòu)變形前的初始幾何構(gòu)形的近似解?；谄胶夥匠膛c變形協(xié)調(diào)方程，推導(dǎo)了在內(nèi)壓作用下索、膜共同工作時膜面與拉索的內(nèi)力分布。采用了一種基于有限元分析的找形方法—逆迭代找形法，采用非線性有限元軟件ABAQUS，以充氣膜結(jié)構(gòu)理想狀態(tài)模型的幾何構(gòu)形為起始形狀，得到結(jié)構(gòu)的零應(yīng)力狀態(tài)的幾何構(gòu)形。
　　對顯式動態(tài)分析軟件LS-DYNA和接觸非線性問題進(jìn)行簡單介紹，推導(dǎo)充氣氣壓與氣體質(zhì)

3、量的關(guān)系。采用LS-DYNA軟件對圓柱形充氣膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓平-充氣分析，對Z字形折疊和卷曲折疊的圓柱形膜和索膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行了充氣展開過程的仿真。比較不同折疊方式的充氣展開過程，探討充氣速率大小對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。
　　對圓柱形充氣索膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行不同工況下的靜力分析，了解其受力特點。在此基礎(chǔ)上，對比無索無預(yù)應(yīng)力、有索無預(yù)應(yīng)力、有索有預(yù)應(yīng)力三種結(jié)構(gòu)形式的振動頻率，了解預(yù)應(yīng)力對結(jié)構(gòu)剛度的影響。分別改變結(jié)構(gòu)的拉索預(yù)應(yīng)力、拉索直徑以及充氣內(nèi)壓大小，