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对充气膜性能的研究分析
- 2020-07-29-

  一、计算过程中皱褶单元的判定及处理:

  充气膜中索和膜材均不能承受压力和弯矩,只能承受拉力作用,在保持受拉状态的情况下才可以正常工作,否则计算模型将因出现皱褶单元而退出工作。因此,在计算迭代过程中,每个迭代步都应该检査其是否出现了皱褶单元,如若出现,则应进行相应的处理。皱褶单元的判定日前主要有三种方法:主应力准则、主应变准则、综合运用上述两种准则。一般情况下,使用较多的是主应力准则,采用以的方式进行判定:设单元的主应力为σ1、σ2,当σ1>0、σ2>0,单元正常工作当o2<0,单元处于单向受力状态;当σ1<0、2<0,单元退出工作

  对于膜单元,膜面出现皱褶,在相应荷载作用下,结构某些区域的膜材不处于全张拉状态或者松弛状态,说明膜刚度不足,此时应返回到结构的找形阶段对膜面进行修正,调整膜材预应力,修正结构刚度从而达到修正膜面应力。对于索单元,如果其应力值小于零,表明索单元已退出工作,反之,则正常工作。

  对于上述的两种计算模型,膜面的主应力分布情況可知,两种情况下整个膜面的应力值均大于零,膜面没有出现皱褶现象。

  二、风载作用下加劲索对充气膜结构的影响:

  对于给定的某一充气式膜结构,在结构表面横向布置几道索,研究风载作用下布置加劲索对充气式膜结构的影响。通过两种模型在不同内压情况下,同风载作用时,膜材的较大应力值及较大位移变形值比对,结果表明:

  气膜结构利用索加劲,不但有益用于减小膜上分布的应力值,还有益于减小结构在风载作用下的位移变形值。针对上述两种情况,不同内压作用利用索加劲能够使结构的较大应力值降低接近30%,较大位移值减小接近45%,因此在实际工程中建议利用索加劲充气膜结构。