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基于共同作用模型的ETFE气枕力学性能研究

发布时间:2018-02-03 14:52

  本文关键词: ETFE气枕 共同作用 数值模拟 承载力分析 失效准则 出处:《工程力学》2014年09期  论文类型:期刊论文


【摘要】:将ETFE气枕的内充气体假定为势流,联立内充气体波动方程和外部膜材动力方程并引入界面协调条件和边界条件得到气枕系统的共同作用有限元方程;基于该方程建立了ETFE气枕有限元模型并对其进行了形态分析和荷载分析,通过与已有测试结果对比验证了该文数值模型的有效性。此外,通过承载力分析确定了ETFE气枕的破坏模式及失效准则;分别研究了尺寸、矢跨比及膜厚等参数对气枕承载力与内压关系的影响,为气枕结构设计提供量化依据。结果表明:ETFE气枕在风荷载作用下可能出现强度破坏和失稳破坏两种破坏模式;在常见内压范围内,存在一个最优气压使得气枕具有最大承载力;尺寸、矢跨比及膜面厚度等参数变化会显著影响气枕的承载力。
[Abstract]:The gas filled in the ETFE pillow is assumed to be a potential flow, the wave equation of the inner filling gas and the dynamic equation of the external membrane are simultaneously established, and the interaction finite element equation of the cushion system is obtained by introducing the interface coordination condition and the boundary condition. Based on this equation, the finite element model of ETFE pillow is established, and the shape analysis and load analysis are carried out. The validity of the numerical model is verified by comparing with the existing test results. Through the analysis of bearing capacity, the failure mode and failure criterion of ETFE cushion are determined. The effects of dimension, sagittal / span ratio and film thickness on the relationship between bearing capacity and internal pressure were studied. The results show that there may be two failure modes under wind load: strength failure and instability failure. In the common range of internal pressure, there is an optimal pressure to make the cushion have the maximum bearing capacity. The parameters such as dimension, sagittal to span ratio and thickness of the membrane surface will significantly affect the bearing capacity of the air cushion.
【作者单位】: 北京交通大学土木建筑工程学院结构风工程与城市风环境北京市重点实验室;
【基金】:国家自然科学基金重大研究计划项目(91215302);国家自然科学基金面上项目(51278049) 高等学校学科创新引智计划项目(B13002)
【分类号】:TU38
【正文快照】: 气枕式膜结构是由专门支承结构支撑气枕形成的复合结构体系。与气承式膜结构有所不同,在气枕式膜结构中空气不再作为整个结构的主要支承体系,而是用于给气枕施加预张力及提高围护结构的保温、隔热性能[1]。ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)是目前最为常用的气枕式膜结构覆盖材料[2]

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