基于顯式有限元的多層氣枕式薄膜結構受力及破壞分析.pdf

1、充氣式薄膜結構是本世紀逐漸發(fā)展起來的新型結構形式，具有重量輕、強度高和外形新穎等特點，在世界各地得到廣泛使用。近年來，國內外學者對這類結構的受力分析研究取得了一定的進展，然而已有的研究對實際工程中常用的多層充氣薄膜結構的力學性能及破壞狀態(tài)很少涉及。本文以ETFE材料的氣枕式薄膜結構為例，采用顯式有限元數(shù)值計算方法，對雙層和三層氣枕式薄膜結構的形態(tài)、受力與破壞問題進行系統(tǒng)研究，分析了不同狀態(tài)下氣枕式薄膜結構靜力和動力學性能;并以工程中常用

2、的三層氣枕式薄膜結構為對象，進行其不同條件下的破壞模擬，并給出實際工程應用的建議，為今后的工程設計提供參考。具體內容包括:
　　(1)首先，簡述了動力學問題求解的顯式算法與隱式算法的適用范圍與區(qū)別，確定采用顯式有限元算法分析薄膜結構力學性能及破壞，作為后續(xù)研究的理論基礎。
　　(2)然后，基于顯式有限元理論，采用通用有限元軟件ANSYS Workbench，通過對ETFE膜面施加均布壓力的方法獲得其初態(tài)，作為靜力與動力分析的

3、幾何模型;提出形態(tài)分析理論，用以確定充氣薄膜結構的數(shù)值分析模型;對不同層數(shù)、不同平面外形的充氣薄膜結構進行找形分析獲取對應形態(tài)，驗證形態(tài)分析理論的準確性和適用性。
　　(3)同時，基于形態(tài)分析理論，在不同工作內壓與荷載條件下對比分析雙層和三層ETFE氣枕式薄膜結構的應力和變形的特性;并研究三層氣枕式薄膜結構上下腔氣量差對結構力學性能的影響，為工程設計提供重要依據(jù)。
　　(4)最后，基于三層ETFE氣枕式薄膜結構影響因素的參數(shù)