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索膜结构的蠕变性能研究

王玥  
【摘要】:蠕变是材料最典型的,也是最基本的一种变形方式。蠕变指的是材料在外荷载保持恒定不变的条件下,变形却随着时间的推移不断增大的一种力学现象。 索膜结构建筑采用的膜材通常是一种高强、柔软的织物复合材料,它在不太高的温度,甚至在室温下有明显的粘弹性蠕变现象。作为一种建筑用材,人们关注其在一定环境条件下的使用性能和耐久性,结构受长期荷载作用可发生过渡的蠕变,造成预应力损失而引起膜面发生皱褶现象,导致整体结构的承载力下降,甚至达到破坏。研究膜材受载时依赖于时间的蠕变性能,以便在工程设计中提供设计应力,在设计时要预先加入预调装置,便于在几年后对发生了松弛的膜面进行再次张力导入,这对膜材在建筑结构领域的应用具有重要的意义。 目前,在对索膜结构研究的领域中,主要研究结构的找形分析、荷载分析和剪裁分析,使用了不同的研究手段和方法,但都没有涉及到蠕变因素的影响,没有考虑到索膜结构的蠕变性能。查阅大量的参考资料表明,对索膜结构蠕变性能的研究很少,由于缺少参考资料,所以本文是借鉴类似膜材料的其它复合材料的蠕变性能,来研究索膜结构的蠕变性能。 本文的研究就是以非线性有限元法为基础,利用描述粘弹性蠕变行为的Burgers四元件模型来描述索膜结构的蠕变性能,根据以上推导的有限元列式,建立了考虑蠕变影响的有限元方程,同时,还利用Ansys软件对索膜结构进行蠕变分析,得出了理想的蠕变曲线,为考虑蠕变影响的应力应变分析提供了科学依据,用实例证明了理论研究的必要性。


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