Banner
首页 > 行业知识 > 内容
膜结构汽车棚褶皱薄膜的振动分析及控制
- 2021-12-24-

  大空间膜结构汽车棚因其重量轻、收集体积小、成本低、易折叠等优点而受到广泛关注。然而,张拉膜结构中通常存在褶皱,褶皱的存在不仅会降低膜结构的表面精度,还会改变膜的应力分布,影响膜结构的动力性能。在现有文献中,有研究通过实验分析了不同褶皱形式下膜振动特性的变化,验证了褶皱的存在可以改变膜结构的振动模态和固有频率;并在ABAQUS软件中引入惩罚参数来修改材料模型,这表明褶皱对膜结构的振动特性有影响。因此,在分析膜结构的动力特性时,应考虑褶皱引起的质量矩阵和刚度矩阵的变化。

  有研究在ANSYS有限元软件中,采用壳单元建立了方形膜结构汽车棚,先通过非线性有限元屈曲分析得到膜结构的折叠形状,引入折叠信息更新有限元模型进行模态分析,并比较了有无折叠时膜结构的固有频率和振型,以初始折叠形状为振动平衡位置,在薄膜表面的某一点施加垂直于薄膜表面的冲击扰动进行瞬态分析,得到折叠薄膜的振动曲线。在此基础上,设计了PID控制系统,并通过Matlab/ANSYS联合模拟验证了该控制方法在制约振动方面的有益性,从而提高了膜结构的在轨稳定性。

  通过对模拟结果的比较,得出以下结论:

  膜结构汽车棚引入褶皱后,在振型图上可以清晰地看到褶皱的形状;从褶皱峰值处的振动曲线可以看出,平衡点为褶皱变形值,表明褶皱的存在改变了初始平衡状态;通过控制后的振动曲线可以看出,当振动时间为3.17s时,振幅控制在±0.01mm以内,验证了控制方法制约振动的有益性。