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薄膜结构的找形方法和力学特性研究

张宏超  
【摘要】: 薄膜结构是一种新型的空间结构形式,它的设计思路和设计步骤与传统结构相比,都有很大的变化。本文旨在通过对该课题进行研究,对薄膜结构的力学特性有一定的了解。 本文在总结膜结构两种找形思路的基础上,提出了一种新的找形方法。很好的在已有的有限元通用程序ansys上实现了薄膜结构的找形,解决了膜结构设计中的一个关键问题。为准确地进一步对膜结构进行静力载荷分析和整体协同分析奠定了基础。 本文进一步对薄膜结构进行了较系统的静力性能分析,研究了几个主要参数对其产生的影响,并做了实际工程算例分析,从而对薄膜结构在载荷阶段的受力性能有了一定的认识。 本文还对薄膜结构的两种计算模型(分离模型和整体模型)进行了比较,研究了支座刚度的变化对薄膜结构的找形和载荷分析的影响。研究表明在膜结构的找形阶段应适当地加大结构的初始预张力,以减小由于支座变形所造成的预应力损失。建议在载荷分析阶段用整体模型进行分析,使设计和实际工程能够尽量保持一致。 薄膜结构在找形和载荷分析时都要发生较大位移,因此在分析计算时要考虑几何非线性,这是它的一个主要特点。本文通过计算一些算例,总结了加强收敛的几种方法。


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