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膜结构自行车棚索单元的力学模型
编辑:山东双天金属制品有限公司   时间:2020-03-03

  目前,膜结构自行车棚的找形方法主要有力密度法、动力松弛法、非线性有限元法,其中非线性有限元法较为常用。所谓非线性有限元法是指先设定一个膜曲面的初始形态,此时膜结构处于一平衡且分布合理的应力体系下。在此基础上,通过使控制点发生强迫位移的方式逐步变换到终端状态。终端状态时,膜曲面形状应达到设计者的要求,膜内应力应分布合理且处于另一平衡状态下,该方法的实质是非线性位移法。力学模型索膜结构是由拉索、压顶和膜材整体张拉组成的空间结构体系,它具有较强的几何非线性。

  膜结构自行车棚的索单元是一种只承受拉力的柔性杆件,它与传统的刚性单元不同,它的抗拉刚度除了与其本身截面特性有关外,还与其自重、预拉力和外部荷载作用有关。目前,索单元的力学模型有如下几种类型:

  1、只受拉不受压直杆单元。将索单元作为只承受拉力而不承受压力直杆单元处理,考虑索单元的高柔性,将应变的几何非线性关系代入单元的有限元方程。索单元上的均布荷载(包括自重)对结构的非线性计算产生较大的影响,一般对索单元的材料弹性模量“进行修正”,修正后的等效弹性模量与索的拉力和作用在索上的均布荷载有关。采用这种索单元的力学模型只有在索内预张力远远大于由自重引起的张力时,才能得到准确的计算结果。

  2、荷载沿投影均布的曲索单元。荷载沿投影均布的曲索单元是考虑了由自重引起的拉索垂度的影响而建立的索单元几何非线性有限元力学模型。它被认为索单元上的均布荷载是沿索长投影均布的,能计算任意荷载、任意挠度、任意形状的索结构,且不需划分太多的单元即能够达到计算要求。

  3、荷载沿索长均布的曲索单元。膜结构自行车棚的荷载沿索长均布的曲索单元被认为索单元上的均布荷载是沿索长均匀分布而建立的索单元非线性有限元力学模型,这种索单元一般称为悬链索单元。

膜结构自行车棚

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