索膜充气管的变形控制和载荷分析

发布时间：2020-08-09 15:11

【摘要】：充气膜结构具有质轻、比刚度高、灵活可移植及较高审美价值等优点,在航空航天和土木建筑等领域得到了重要应用,充气管是充气膜结构中最典型的基本的单元构件。本文针对提高索膜充气管结构的刚度,增强其控制变形能力和承载性能,在遵循充气膜结构轻量化要求的基础上,提出了在膜结构表面附加增强绳索的方法。在膜结构的表面附加不同分布形式和比例的绳索,展开找形分析和载荷分析,研究并得到增强绳索在充气膜结构初始形态形成和增强承载性能方面的重要规律。本文提出的索膜分析方法,将为今后膜结构的设计和分析提供一种新的思维,为提高膜结构性能的设计提供基础材料和数据。首先从二维平面膜结构的初始形态分析入手,对索膜结构的分析方法进行研究。建立了矩形平面薄膜模型,在膜面附加若干条增强索,使用ANSYS参数化设计语言建立了一套找形的分析流程,研究了考虑摩擦滑移的索膜接触分析方法。本文提出了“索膜系数比例”的概念,得到索膜比例与薄膜初始形态的关系;并且引入“膜面应力误差”和“膜面变形误差”的分析方法,进一步研究了预应力分布不均对薄膜初始形态的影响。然后基于前文提出的索膜摩擦接触的分析方法和变形分析方法,建立了纵向、环向、单螺旋线、双螺旋线对向缠绕、双螺旋线30度缠绕和3螺旋线缠绕的6种分布方式的索膜充气管,对系索增强充气管进行充气和三点弯载荷分析,研究索的缠绕方式对充气管变形控制效果以及对承载能力的增强作用,得到了索膜比例与充气管弯曲变形的关系。最后本文将对数值仿真方法的正确性进行实验验证,制备了大尺度TPU膜与高强纤维织物的充气管和减振固定支撑装置,在充气管表面附加纵向增强线缆和环向增强带,分别进行竖向载荷和水平载荷结合自重2种工况下的弯曲实验,实验结果与仿真结果进行比较和偏差分析,验证数值分析方法可靠性。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB12
【图文】：

绳索增强充气管

图 1-2 1967 年蒙特利尔世博会德国馆 图 1-3 1970 年大阪世界博览会美国馆1970 年的日本大阪世界博览会上的美国馆为准椭圆形的支承膜结构，覆 142m，宽 83.5m，是世界上第一次使用了聚氯乙烯（PVC）涂层的玻璃

图 1-2 1967 年蒙特利尔世博会德国馆 图 1-3 1970 年大阪世界博览会美国馆1970 年的日本大阪世界博览会上的美国馆为准椭圆形的支承膜结构，覆 142m，宽 83.5m，是世界上第一次使用了聚氯乙烯（PVC）涂层的玻璃

【参考文献】

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6 谢浩;张金泉;;膜结构性能的分析及其技术运用[J];混凝土世界;2011年10期

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3 王s

本文编号：2787290