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充气膜中合理设计内压的分析说明
- 2020-12-18-

  据悉,充气膜结构的较大工作气压可以达到 500Pa~800Pa,膜结构规范比较健全的日本规定了气膜结构正常工作时内压应大于 200Pa。现取 200Pa、300Pa、 40OPa 三种内压进行拉索与膜面之间的接触分析计算,这三种内压均符合膜结构对正常工作内压的要求,也是在合理内压的范围之内;同时施加 X向索和Z向索,摩擦系数取 0.4,膜厚取 lmm。在以上三种内压下接触分析的计算结果见下表及图 1、2。


  由表 1 可得,各计算工况的膜面较小应力均大于零,膜面不会出现褶皱,且膜面应力随着内压的增加而增加,这符合充气膜结构“形”与“态”的一一对应关系。

  由图 1、2中a)索滑移量所示, Z向拉索和 X向拉索的滑移量随内压的增加而增加,Z 向拉索中间部分的滑移量增加较大,X 向拉索滑移量增加较小。由图 1、2中b)接触摩擦应力所示,Z向拉索接触摩擦应力随内压增加的变化趋势为两端增加较小,中间部分增加较大;相比较而言X向拉索则刚好相反,两端部分增加较大,中间部分增加较小。

  由图 1、2 中c)接触法向应力、d)索轴向应力所示,Z向拉索和X 向拉索的接触法向应力与轴向应力随内压的变化比较均匀增加,呈现出良好的一致性。另外,拉索的应力均大于零,也保障了拉索不会出现松弛而退出工作。

  上述这些都从侧面说明了,内压对气承式充气膜结构初始形态的不同方面的影响是比较显明的,寻求合理的内压对气膜结构的设计是相当重要的。