膜结构风振响应流固耦合数值模拟分析

发布时间：2019-09-15 21:07

【摘要】：膜结构属于轻型张力结构,质轻而柔,材料只能承受张拉力,这种结构的特点是不备抗弯刚度,而且可以通过改变自身形状来抵抗外界荷载,这就造成结构容易发生显著变形；另外结构刚度的与变形程度相关,表现出明显的几何非线性关系规律。上述特点决定了膜结构对风荷载是十分敏感的。近年来,在强风作用下大型膜结构破坏的情况经常出现,风荷载导致膜结构破坏这一问题,已经引起了国内外的专家学者的广泛关注。在脉动型风荷载作用下,部分膜单元的位移、速度和加速度响应相当大,对周围流场会产生较大影响,流固耦合作用会导致结构发生明显的气弹效应和整体性动力失稳。 本文通过CFD数值模拟方法,对柔性边界膜结构风致振动的流固耦合效应进行了比较系统的研究。主要研究内容如下： 利用计算流体动力学软件CFX进行膜结构建筑模型标准低矮建筑风场的数值模拟,并与现场实测数据进行比较来验证风荷载模拟的准确性。利用计算流体动力学软件CFX和大型通用有限元软件ANSYS联合进行柔性边界鞍形膜结构与周围风场的三维流固耦合模拟,比较了考虑与不考虑流固耦合效应时结构表面的风压分布,并分析了柔性边界膜结构的流固耦合效应和结构的非线性振动规律。 通过对柔性边界膜结构的数值计算分析,在其它影响因素不变的情况下,分别就风速和风向角的变化对流固耦合效应的影响进行参数分析,得到了考虑流固耦合效应时风速和风向角对膜结构风致振动的影响规律。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU311.3;TU383

【参考文献】

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本文编号：2535931