膜結構車棚的設計理論和操作步驟

                        2017年02月17日

                         膜結構車棚的設計可分為三個步驟:
                          1找出一個初始平衡形狀;
                          2各種荷載組合下的力學分析以保證安全;
                          目前為止以有限元法為最先進、最普遍被采用的方法。而單元類型皆為三角形平面常應變單元,3裁剪制作。發達國家從六十年代起開始提出多種計算方法。該方法是從剛性板殼大變形理論移植過來的
                          膜結構車棚作為只能抗拉的軟殼體是不適宜采用這種平面單元的因為對于剛性殼體來說,從分析中可以看出。這種平板單元可以看成平面應力單元和平板彎曲單元的組合,其單元剛陣可以由這兩種單元剛陣合并而成。而膜結構車棚作為軟殼體是不能抗彎的只能靠薄膜曲面的曲率變化,從而引起膜外表中內力重分布來抵抗垂直于曲面的外荷載。如果還是采用這種只有平面內應力的板單元,則應變的線性局部將不反映平面外z方向位移的影響,這導致單元不包含z方向節點反力,就每個單元來說靜力是不平衡的所幸的應變的非線性局部考慮了z向位移的影響,使得各單元合并起來的總的平衡方程通過不時迭代能近似達到平衡,缺點是需要過多的平面內位移來滿足平衡的要求,而實際情況是只需要一定的平面外和平面內的位移及曲率變化就可以了
                          應變的線性局部引入了z向位移及單元的曲率和扭率,非線性局部仍然保存z向位移的影響項。這樣無論是每個單元還是各單元合并后的平衡方程都能很容易滿足,迭代次數大為減少,而變形結果也更符合真實情況。而且由于單元內各點應力都不相同,據此判斷皺折是否呈現會更為精確。最后求出的每個單元的曲率和扭率對于判斷初始找形的正誤和優劣以及裁剪下料都能提供很多非常有用的信息。

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                        張飛洋
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