索膜結構找形分析的基本方法

 

        索膜結構的全過程分析包括找形分析、荷載分析和裁剪分析。其中，找形分析是全過程分析的最初階段 ，也是荷載分析和裁剪分析的基礎。

 

        最早的膜結構工程找形分析方法是物理模型法，包括肥皂模型法和絲網模型法，但是用物理模型法確定初始曲面，其設計量測極為不便 ，測量精度難以保證。20 世紀 70 年代以來，隨著計算機技術的迅猛發展，美國、英國、日本等外國學者提出并發展了以計算機技術為依靠的張力結構的找形分析 ，逐步取代了傳統的模型量測法。目前所提出的有關膜結構找形分析的方法基本上都是以力密度法、動力松弛法和非線性有限元法為理論基礎的。

 

        不同結構形式膜結構找形設計方法索膜結構按照結構形式的不同可以分為：充氣膜結構、骨架膜結構和張拉膜結構。不同結構形式的膜結構其找形方法也不同。

 

        充氣膜結構找形設計 方 法

 

        充氣膜結構的找形分析過程是尋找壓差、預應力和形態三者間對應關系的過程，是結構中的預應力尋求 自平衡態的過程。其實質是一個靜力平衡狀態的求解過程?1 。在其找形過程中，所要確定的基本參數包括：結構表面拓撲關系 、幾何邊界條件、表面幾何形狀、膜面內外氣壓差值 、膜應力大小及分布。在一定大小的氣壓值作用下，求解滿足平衡條件的膜曲面幾何形狀及相應的應

力分布是充氣膜結構找形分析中所要解決的根本問題。

 

        張力膜結構找形設計方法

 

        張力膜結構是預先對索和膜施加一定的預應力，使結構在張拉力的作用下，形成具有一定幾何形狀的空間曲面來承受荷載的結構形式。其找形設計用的最多的方法是力密度法、非線性有限元法及兩者的綜合。 目前 已經研究了三角形膜單元和曲面四邊形單元張力膜結構的找形分析。綜合分析的思想，即先采用力密度法進行形狀確定，再以其近似解作初始值進行非線性分析，也有著較多的應用。

 

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