基于顯式有限元的多層氣枕式薄膜結(jié)構(gòu)受力及破壞分析.pdf

1、充氣式薄膜結(jié)構(gòu)是本世紀(jì)逐漸發(fā)展起來(lái)的新型結(jié)構(gòu)形式，具有重量輕、強(qiáng)度高和外形新穎等特點(diǎn)，在世界各地得到廣泛使用。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)這類(lèi)結(jié)構(gòu)的受力分析研究取得了一定的進(jìn)展，然而已有的研究對(duì)實(shí)際工程中常用的多層充氣薄膜結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能及破壞狀態(tài)很少涉及。本文以ETFE材料的氣枕式薄膜結(jié)構(gòu)為例，采用顯式有限元數(shù)值計(jì)算方法，對(duì)雙層和三層氣枕式薄膜結(jié)構(gòu)的形態(tài)、受力與破壞問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)研究，分析了不同狀態(tài)下氣枕式薄膜結(jié)構(gòu)靜力和動(dòng)力學(xué)性能;并以工程中常用

2、的三層氣枕式薄膜結(jié)構(gòu)為對(duì)象，進(jìn)行其不同條件下的破壞模擬，并給出實(shí)際工程應(yīng)用的建議，為今后的工程設(shè)計(jì)提供參考。具體內(nèi)容包括:
　　(1)首先，簡(jiǎn)述了動(dòng)力學(xué)問(wèn)題求解的顯式算法與隱式算法的適用范圍與區(qū)別，確定采用顯式有限元算法分析薄膜結(jié)構(gòu)力學(xué)性能及破壞，作為后續(xù)研究的理論基礎(chǔ)。
　　(2)然后，基于顯式有限元理論，采用通用有限元軟件ANSYS Workbench，通過(guò)對(duì)ETFE膜面施加均布?jí)毫Φ姆椒ǐ@得其初態(tài)，作為靜力與動(dòng)力分析的

3、幾何模型;提出形態(tài)分析理論，用以確定充氣薄膜結(jié)構(gòu)的數(shù)值分析模型;對(duì)不同層數(shù)、不同平面外形的充氣薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行找形分析獲取對(duì)應(yīng)形態(tài)，驗(yàn)證形態(tài)分析理論的準(zhǔn)確性和適用性。
　　(3)同時(shí)，基于形態(tài)分析理論，在不同工作內(nèi)壓與荷載條件下對(duì)比分析雙層和三層ETFE氣枕式薄膜結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形的特性;并研究三層氣枕式薄膜結(jié)構(gòu)上下腔氣量差對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響，為工程設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。
　　(4)最后，基于三層ETFE氣枕式薄膜結(jié)構(gòu)影響因素的參數(shù)