剛性邊界膜結構與柔性邊界膜結構簡介
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膜結構設計中存在的問題

發布時間:2017-11-23 點擊量:649

現在膜結構的設計有許多方法,但缺乏一套系統的理論,仍存在許多問題需要解決和研究。比如膜建筑的隔振問題、內部環境問題、屋頂膜材的融雪問題、隔熱問題、積灰問題等,還有應將現在的計算理論與計算機相結合并開發相應的軟件,研究索膜結構的風振響應,解決索膜結構在設計和施工過程中出現的問題。 

裁剪分析過程中,必須選定合適的裁剪式樣并確定連接坐標,把膜材由空間的預應力狀態還原為平面的無應力狀態。而一般情況下這時所對應的結構的整體剛度趨于零。據此建立的非線性方程組將變為奇異方程組,這樣得到的解可能是病態的。所以如何把膜材由預應力狀態還原為無應力狀態是進行膜結構裁剪分析中的關鍵技術,但這個問題至今還未得到很好的解決。由于裁剪分析與膜結構的形狀、大小、曲率、材料性能等諸多因素有關,使得目前各種裁剪方法的應用均受到一定程度的限制。 

到目前為止以有限元法為先進、普遍被采用的裁減分析方法,計算理論都是以平面膜單元作為膜結構的計算模型。該方法是從剛性板殼大變形理論移植過來的。膜結構作為只能抗拉的軟殼體是不適宜采用這種平面單元的,其缺點是需要過多的平面內位移來滿足平衡的要求,而實際情況是只需要一定的平面外和平面內的位移及曲率變化就可以了。其后果就是在后面要進行的內力計算時,代人真實材料常數后,由于前面找形得到的極小曲面與實際可能存在的膜結構形狀的差距在視覺上可能不大,但對計算來說卻是不能忽視的,因此計算很容易發散或出現皺褶。這也是其他方法的共同缺點,往往把這一連貫的過程區分成理想化的找形和實際驗算兩個階段,也就不能保證找出的形狀都能用真實的膜材建成等應力極小曲面。膜結構現有分析方法所遇到的這些困難,其主要原因是有限元法對有限元網格的依賴性,它們基本上都是由于有限元網格的存在而產生的。消除了網格也就避免了這些困難。因此,如何把無網格法引入膜結構的分析中是一個值得研究的課題。


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