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      索與膜結構汽車棚系統分析的研究
      編輯:山東雙天金屬制品有限公司   時間:2020-10-12

        索與膜結構汽車棚的找形分析包括結構初始幾何形體的確定和初始內力形狀的判定分析。找形分析的基本任務就是確定膜結構的初始平衡形狀并判斷其能否張成,并求出維持該初始曲面的特定的預應力分布,并把預應力的大小控制在預定的范圍內。

        找形分析是索與膜結構設計過程中的一項基礎工作。幾何形體的好壞直接影響到結構的受力性能。作為張力結構的一種,索與膜結構的剛度一般由初始幾何曲面剛度和初始預應力剛度構成。為了使結構具有夠多的剛度,保障結構在一定的邊界條件和各荷載作用下膜材不出現褶皺并滿足強度要求,除使結構的初始曲面具有一定的剛度外,還須施加一定的預應力以增加結構的剛度。所謂的"形"就是幾何意義上的形狀,所謂的"態"就是結構的內力分布狀態。一種"形"對應一種"態"反之依然,一種"態"定然有一種"形"與之相對應。不同的預應力的分布和大小可以導致不同的幾何外形,這就是所說的"形"和"態"。當然這是一個動態跟蹤過程,對這個過程的研究就是膜結構汽車棚的初始形態設計。這是索與膜結構與傳統結構計算的一個顯明區別。

        在找到初始形態之前,并不能準確確定膜結構的初始形狀和與之對應的預應力分布狀態,也就是說這時有兩個k知數∶一個她初始形狀,一個是預應力分布狀態,只要給定一個就可以求解另一個,從而產生兩種思路。

        思路一是給定初始形狀,把初始預應力作為外荷載施加到結構上,求解達到平衡時的狀態。這種方法比較直接方便,可以使用普通的非線性計算科序,并可以得到馬設計者給定的曲面形狀相近的結果。當候結構曲面比較復雜不規則時,預應力的分布將會相當不均勻,給結構的施工安裝和受力性能造成不利的影響。

        思路二是把汽車棚膜結構初始的預應力分布狀態作為已知數,把與之對應的平衡形狀作為未知數來求解。此時的目的就是要得到具有給定初始預應力分布的初始形狀。為了保障終端得到的預應力分布即為初始給定的預應力,須舍棄變形協調條件和材料的本構關系,也就是給定控制點的位置,以及預應力的分布狀態,然后尋求在此條件下與之對應的平衡曲面形狀。

        這種方法的優點是終端得到的初始形狀的預應力分布即為初始假定的預應力分布,這會給膜結構汽車棚的受力性能和施工安裝帶來優良的益處。

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