聚氨酯金屬屋面板力學(xué)性能及其對(duì)屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)振影響研究.pdf

1、當(dāng)前的大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)普遍采用輕型金屬屋面系統(tǒng)，但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)通常忽略屋面板對(duì)結(jié)構(gòu)受力性能的影響。本文以常用的聚氨酯夾芯金屬屋面板作為研究對(duì)象，對(duì)此類屋面板的剛度和阻尼性能、解析理論以及有限單元模型開展了研究，并進(jìn)一步考察了屋面板剛度和阻尼性能對(duì)屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動(dòng)效應(yīng)的影響。論文主要包括以下五個(gè)方面的工作:
　　(1)對(duì)屋面板常用聚氨酯夾芯材料的基本力學(xué)性能進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)定。發(fā)現(xiàn)聚氨酯夾芯的拉伸、壓縮性能不同，且不同方向的力學(xué)性能也有明顯

2、的差異。指出聚氨酯夾芯可以假定為橫觀各向同性材料，并根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)其基本力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了擬合。進(jìn)一步對(duì)聚氨酯夾芯的材料損耗因子進(jìn)行了測(cè)定，給出了損耗因子隨溫度、頻率的變化曲線。
　　(2)對(duì)聚氨酯夾芯金屬屋面板的整體阻尼特性進(jìn)行了研究。分析了聚氨酯夾芯金屬屋面板的模態(tài)損耗因子隨檁距、夾心層厚度及面板厚度的影響，表明屋面板對(duì)于外部高頻激勵(lì)具有較高的阻尼耗能能力，聚氨酯夾芯層的阻尼特性對(duì)整個(gè)屋面板的阻尼特性起著決定性影響?？疾炝瞬煌瑒偠?/p>

3、、阻尼的屋面板在脈動(dòng)風(fēng)荷載作用下的動(dòng)力反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)在風(fēng)壓傳遞過程中屋面板的有限剛度及夾芯層阻尼都會(huì)顯著改變風(fēng)壓的脈動(dòng)特性。
　　(3)將面層壓型金屬板等代為正交各向異性的平板，進(jìn)而將聚氨酯夾芯屋面板簡(jiǎn)化為上下面層厚度不同、且各層材料均為正交各向異性的夾層板?；贖off型夾層板理論，推導(dǎo)了屋面板的靜力基本方程，并對(duì)該靜力方程的解析方法進(jìn)行了討論。采用復(fù)模量法來表征聚氫酯夾芯的粘彈性特性，進(jìn)一步推導(dǎo)了考慮夾芯層阻尼的屋面板橫向振動(dòng)的動(dòng)

4、力基本方程。
　　(4)基于Hoff型夾層板理論，建立了一種定義在夾芯層中面上的八結(jié)點(diǎn)的矩形夾層板單元，每個(gè)結(jié)點(diǎn)具有5個(gè)自由度，3個(gè)線位移和2個(gè)轉(zhuǎn)角。采用該單元模擬的屋面板在靜荷載作用下的變形形式與更精細(xì)有限元分析結(jié)果相同，變形值基本接近。模態(tài)分析求得的基本振型與精細(xì)模型相同，自振頻率也較接近。表明該夾層板單元能夠有效模擬聚氨酯夾芯金屬屋面板的靜、動(dòng)力特性。
　　(5)通過兩個(gè)算例考察了屋面板剛度和阻尼性能對(duì)屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)振效應(yīng)