截球形充气膜结构的受力特征分析
本文选题:充气膜结构 + 力学特性 ; 参考:《西安建筑科技大学》2013年硕士论文
【摘要】:现代充气膜结构已有60年的历史。由于其自重轻、跨度大等优势近年来发展迅猛,常用于体育场馆、煤棚、雷达罩等场所。为了减少膜材受力,减小整体变形,增加结构稳定性,人们往往在气膜结构膜材外表面增设索网。目前,我国充气膜结构在索网受力,索膜内力分配等问题上刚刚起步,研究的不足制约了充气膜结构的发展。 本文首先介绍了充气膜结构的研究现状和性能特点,并对充气膜结构的非线性问题分析方法进行了探讨。接着使用ANSYS对风荷载作用下3/4球形充气膜结构进行建模和计算,分析了结构的固有频率和振型;研究了膜材的最大应力、最大位移与内外压力比、半径大小之间的关系,讨论了其受力特性与变形特征;最后在分析的基础上,拟合出了最大应力与最大位移计算公式,以供工程设计参考。 然后,使用ANSYS对不同矢跨比的截球形索膜结构进行了数值模拟。研究了膜和索的最大应力、最大位移、支反力与内外压力、矢跨比大小之间的关系,讨论了其受力特性与变形特征。 在此基础上,结合实际工程分析了顶端开洞的1/3球形索膜结构的受力性能。研究不同内压和不同风速对结构最大膜力和索力的影响,找到了结构可抗的极限风速,揭示了风荷载作用下索力和膜力的分配关系,,给出了防止顶圈位移过大的合理化建议。
[Abstract]:In order to reduce the stress of the membrane , reduce the overall deformation and improve the stability of the structure , it is often found that the structure stability of the membrane material is increased , so that people tend to add a rope net on the outer surface of the membrane material of the film structure . At present , the structure of the inflatable membrane in China has just started on the problems such as the stress of the rope net , the distribution of the inner force of the cable film and the like , and the lack of the study restricts the development of the inflatable membrane structure .
In this paper , the research status and performance characteristics of the membrane structure are introduced firstly , and the nonlinear problem analysis method of the membrane structure is discussed . Then the 3 / 4 spherical aerated film structure under wind load is modeled and calculated by ANSYS , and the natural frequency and mode shape of the structure are analyzed .
The relationship between the maximum stress , the maximum displacement and the internal and external pressure ratio and the half - diameter of the membrane was studied , and its force characteristics and deformation characteristics were discussed .
Finally , on the basis of analysis , the formula of maximum stress and maximum displacement is fitted for engineering design reference .
Then , a numerical simulation is carried out using ANSYS to simulate the structure of the truncated spherical cable . The relation between the maximum stress , the maximum displacement , the support reaction force and the internal and external pressures and the vector - span ratio of the membrane and the cable is studied . The force characteristics and deformation characteristics are discussed .
Based on this , the mechanical properties of the 1 / 3 spherical cable membrane structure of the top opening are analyzed according to the actual engineering . The influence of different internal pressure and different wind speed on the maximum membrane force and cable force of the structure is studied , the ultimate wind speed of the structure is found , the distribution relation between the cable force and the membrane force under the action of wind load is revealed , and the rationalization proposal for preventing excessive displacement of the top ring is given .
【学位授予单位】:西安建筑科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TU399
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本文编号:1798916
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