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索与膜结构汽车棚系统分析的研究
编辑:山东双天金属制品有限公司   时间:2020-10-12

  索与膜结构汽车棚的找形分析包括结构初始几何形体的确定和初始内力形状的判定分析。找形分析的基本任务就是确定膜结构的初始平衡形状并判断其能否张成,并求出维持该初始曲面的特定的预应力分布,并把预应力的大小控制在预定的范围内。

  找形分析是索与膜结构设计过程中的一项基础工作。几何形体的好坏直接影响到结构的受力性能。作为张力结构的一种,索与膜结构的刚度一般由初始几何曲面刚度和初始预应力刚度构成。为了使结构具有够多的刚度,保障结构在一定的边界条件和各荷载作用下膜材不出现褶皱并满足强度要求,除使结构的初始曲面具有一定的刚度外,还须施加一定的预应力以增加结构的刚度。所谓的"形"就是几何意义上的形状,所谓的"态"就是结构的内力分布状态。一种"形"对应一种"态"反之依然,一种"态"定然有一种"形"与之相对应。不同的预应力的分布和大小可以导致不同的几何外形,这就是所说的"形"和"态"。当然这是一个动态跟踪过程,对这个过程的研究就是膜结构汽车棚的初始形态设计。这是索与膜结构与传统结构计算的一个显明区别。

  在找到初始形态之前,并不能准确确定膜结构的初始形状和与之对应的预应力分布状态,也就是说这时有两个k知数∶一个她初始形状,一个是预应力分布状态,只要给定一个就可以求解另一个,从而产生两种思路。

  思路一是给定初始形状,把初始预应力作为外荷载施加到结构上,求解达到平衡时的状态。这种方法比较直接方便,可以使用普通的非线性计算科序,并可以得到马设计者给定的曲面形状相近的结果。当候结构曲面比较复杂不规则时,预应力的分布将会相当不均匀,给结构的施工安装和受力性能造成不利的影响。

  思路二是把汽车棚膜结构初始的预应力分布状态作为已知数,把与之对应的平衡形状作为未知数来求解。此时的目的就是要得到具有给定初始预应力分布的初始形状。为了保障终端得到的预应力分布即为初始给定的预应力,须舍弃变形协调条件和材料的本构关系,也就是给定控制点的位置,以及预应力的分布状态,然后寻求在此条件下与之对应的平衡曲面形状。

  这种方法的优点是终端得到的初始形状的预应力分布即为初始假定的预应力分布,这会给膜结构汽车棚的受力性能和施工安装带来优良的益处。

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