空間平面薄膜結(jié)構(gòu)褶皺與動(dòng)力學(xué)分析.pdf

1、空間薄膜結(jié)構(gòu)已成為當(dāng)前空間結(jié)構(gòu)研究的熱點(diǎn)之一。工程應(yīng)用與理論分析表明，薄膜褶皺的預(yù)測(cè)及抑制、薄膜模態(tài)分析是亟須解決的一個(gè)科學(xué)問題。本文針對(duì)平面膜結(jié)構(gòu)，探討褶皺產(chǎn)生機(jī)理，計(jì)算褶皺特征參數(shù)以及衍變過程；同時(shí)，針對(duì)索網(wǎng)裙邊張拉薄膜結(jié)構(gòu)，研究了圓弧狀邊界對(duì)薄膜固有頻率的影響。主要工作如下：
　　1.忽略薄膜結(jié)構(gòu)材料的抗彎剛度，基于張力場(chǎng)理論建立了兩種褶皺模型，分別是點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)模型與能量狀態(tài)函數(shù)模型。兩種模型中，均將薄膜上任意點(diǎn)的受力狀態(tài)分

2、為張緊、褶皺、松弛三種情況。同時(shí)，針對(duì)常見的無褶皺判斷準(zhǔn)則，任意點(diǎn)主應(yīng)力為正值，給出了另一種等價(jià)描述形式，即應(yīng)用笛卡爾坐標(biāo)系中應(yīng)力分量判斷。
　　2.考慮薄膜結(jié)構(gòu)材料的抗彎剛度，基于大撓度非線性薄板理論建立褶皺模型。應(yīng)用變系數(shù)傅里葉級(jí)數(shù)描述模型中位移、應(yīng)變、應(yīng)力等分量，求解位移變量中的未知系數(shù)。應(yīng)用該方法，給出了均勻張拉矩形薄膜褶皺的解析解，并給出非均勻張拉矩形薄膜褶皺的數(shù)值解以及產(chǎn)生褶皺的臨界條件。
　　3.基于板殼模型，

3、采用有限元方法，模擬了褶皺的產(chǎn)生及衍變過程。針對(duì)受剪切作用的矩形薄膜，研究表明：隨著剪切位移的增加，褶皺數(shù)量增加、幅值變大，薄膜中間的褶皺間距離變短，且新的褶皺從中間褶皺衍變而來，而矩形邊界處褶皺的位置幾乎不發(fā)生變化。
　　4.針對(duì)索網(wǎng)裙邊張拉薄膜結(jié)構(gòu)，應(yīng)用S.W.Kang提出的歸一化動(dòng)態(tài)響應(yīng)函數(shù)法，研究了薄膜邊界幾何參數(shù)對(duì)其固有頻率的影響。將Bessel函數(shù)作為薄膜橫向振動(dòng)偏微分方程的解，建立了任意邊界形狀薄膜的固有頻率的求解模