基于幾何非線性有限元的膜結(jié)構(gòu)找形分析.pdf

1、膜結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)體系的一個(gè)重要分支，憑借豐富多彩的造型、適宜的經(jīng)濟(jì)性、優(yōu)異的建筑和結(jié)構(gòu)特性，從其誕生就迅速在世界各地發(fā)展起來。與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同，膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括四個(gè)階段：方案設(shè)計(jì)、找形分析、荷載分析、裁剪分析。其中，找形分析是膜結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，關(guān)系到整個(gè)結(jié)構(gòu)體系是否合理、經(jīng)濟(jì)、美觀。 本文在總結(jié)國內(nèi)外膜結(jié)構(gòu)找形分析研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，基于幾何非線性有限元理論對(duì)膜結(jié)構(gòu)的找形分析作了系統(tǒng)的研究，主要研究內(nèi)容如下：

2、 首先，介紹了幾何非線性有限元的基本理論，按照U．L式推導(dǎo)了用于膜結(jié)構(gòu)找形分析的三角形膜單元和兩點(diǎn)直桿索單元的幾何非線性有限元基本方程。選擇了求解膜結(jié)構(gòu)非線性有限元方程的合理迭代方法和收斂準(zhǔn)則，加快了迭代收斂速度，提高了找形計(jì)算效率。 其次，基于幾何非線性有限元理論，創(chuàng)新地提出了膜結(jié)構(gòu)找形的全新設(shè)計(jì)法——“形”“態(tài)”結(jié)合法，采用支座提升方式和溫度作用對(duì)膜施加初始預(yù)應(yīng)力來得到預(yù)求的膜結(jié)構(gòu)形狀，實(shí)現(xiàn)了膜結(jié)構(gòu)“形”和“態(tài)”的結(jié)合，

3、能夠準(zhǔn)確、快速地進(jìn)行膜結(jié)構(gòu)的找形分析。并在“形”“態(tài)”結(jié)合找形方法基礎(chǔ)上，引入膜結(jié)構(gòu)下部支承體系，提出了考慮支承體系的協(xié)同找形方法，以探討支承體系對(duì)找形分析的影響程度。 再次，給出了“形”“態(tài)”結(jié)合找形方法和協(xié)同找形方法在ANSYS上的實(shí)現(xiàn)過程和關(guān)鍵處理，為今后膜結(jié)構(gòu)找形分析提供軟件使用上的參考。 最后，根據(jù)“形”“態(tài)”結(jié)合找形方法和實(shí)現(xiàn)過程，借助ANSYS對(duì)三類不同類型的膜結(jié)構(gòu)工程實(shí)例(剛?cè)嵝越M合支承膜結(jié)構(gòu)、骨架式膜結(jié)