基于幾何非線性有限元的膜結構找形分析.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、膜結構是現(xiàn)代空間結構體系的一個重要分支,憑借豐富多彩的造型、適宜的經濟性、優(yōu)異的建筑和結構特性,從其誕生就迅速在世界各地發(fā)展起來。與傳統(tǒng)結構設計不同,膜結構設計主要包括四個階段:方案設計、找形分析、荷載分析、裁剪分析。其中,找形分析是膜結構工程設計的基礎和關鍵,關系到整個結構體系是否合理、經濟、美觀。 本文在總結國內外膜結構找形分析研究現(xiàn)狀的基礎上,基于幾何非線性有限元理論對膜結構的找形分析作了系統(tǒng)的研究,主要研究內容如下:

2、 首先,介紹了幾何非線性有限元的基本理論,按照U.L式推導了用于膜結構找形分析的三角形膜單元和兩點直桿索單元的幾何非線性有限元基本方程。選擇了求解膜結構非線性有限元方程的合理迭代方法和收斂準則,加快了迭代收斂速度,提高了找形計算效率。 其次,基于幾何非線性有限元理論,創(chuàng)新地提出了膜結構找形的全新設計法——“形”“態(tài)”結合法,采用支座提升方式和溫度作用對膜施加初始預應力來得到預求的膜結構形狀,實現(xiàn)了膜結構“形”和“態(tài)”的結合,

3、能夠準確、快速地進行膜結構的找形分析。并在“形”“態(tài)”結合找形方法基礎上,引入膜結構下部支承體系,提出了考慮支承體系的協(xié)同找形方法,以探討支承體系對找形分析的影響程度。 再次,給出了“形”“態(tài)”結合找形方法和協(xié)同找形方法在ANSYS上的實現(xiàn)過程和關鍵處理,為今后膜結構找形分析提供軟件使用上的參考。 最后,根據“形”“態(tài)”結合找形方法和實現(xiàn)過程,借助ANSYS對三類不同類型的膜結構工程實例(剛柔性組合支承膜結構、骨架式膜結

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