ETFE氣枕力學性能試驗研究及有限元分析
本文選題:ETFE氣枕 + 足尺模型; 參考:《建筑結構學報》2015年03期
【摘要】:對1個乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)氣枕足尺模型進行形態(tài)測試、加載測試及自振測試,研究了氣枕的靜力性能和動力特性。建立了ETFE氣枕有限元模型,進行了形態(tài)、荷載及模態(tài)分析,驗證了有限元分析方法的有效性。結果表明:氣枕內壓對外荷載較為敏感,荷載作用下內壓變化幅度隨初始內壓增加而非線性減小;作用于氣枕中部或單側的荷載較對稱荷載會引起更大的變形和內壓變化;相同荷載作用下,氣枕變形隨初始內壓增加而非線性減小;在試驗內壓范圍內,測試氣枕的基本自振頻率位于6~10 Hz之間,前兩階自振頻率間隔較大,2~5階自振頻率分布更為密集,氣枕各階頻率均隨初始內壓升高而非線性增加;在低階模態(tài)中,氣枕上、下層膜面呈對稱振動;ETFE氣枕為低阻尼結構,各階模態(tài)阻尼比隨初始內壓增加而減小;形態(tài)、荷載及模態(tài)分析的有限元結果均與試驗結果吻合良好,驗證了共同作用有限元模型在ETFE氣枕靜、動力分析中的準確性和適用性。
[Abstract]:The static and dynamic properties of a full-scale model of ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFEE) air pillow were studied by means of morphology test, loading test and natural vibration test. The finite element model of ETFE air pillow is established, and the shape, load and modal analysis are carried out to verify the validity of the finite element analysis method. The results show that the internal pressure of the pillow is sensitive to external load, and the amplitude of the internal pressure decreases with the increase of the initial internal pressure, and the load acting on the middle or one side of the pillow will cause more deformation and internal pressure change than the symmetrical load. Under the same load, the deformation of the air pillow decreases nonlinear with the increase of the initial internal pressure, and in the range of the test internal pressure, the basic natural vibration frequency of the test pillow is between 610 Hz and 10 Hz, and the frequency distribution of the first two order natural vibration frequency is larger than that of the first two steps, and the distribution of the fifth order natural vibration frequency is more dense. In the low order mode, the lower layer membrane surface of the air pillow is a low damping structure, and the damping ratio of each order mode decreases with the increase of the initial internal pressure. The finite element results of load and modal analysis are in good agreement with the experimental results, which verifies the accuracy and applicability of the co-acting finite element model in the static and dynamic analysis of ETFE air pillow.
【作者單位】: 北京交通大學結構風工程與城市風環(huán)境北京市重點實驗室;北京交通大學土木建筑工程學院;
【基金】:國家自然科學基金重大研究計劃項目(91215302) 高等學校學科創(chuàng)新引智計劃項目(B13002)
【分類號】:TU38
【參考文獻】
相關期刊論文 前10條
1 何艷麗;陳務軍;趙俊釗;;充氣膜結構的成形理論與試驗研究[J];工程力學;2013年04期
2 張建;楊慶山;李波;;氣枕式充氣膜結構形態(tài)與受力分析[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;2008年12期
3 吳明兒;劉建明;慕仝;張其林;;ETFE薄膜單向拉伸性能[J];建筑材料學報;2008年02期
4 吳明兒;劉建明;張其林;;ETFE薄膜氣枕模型試驗研究[J];建筑結構學報;2008年06期
5 顧磊;王鵬;武芳;;ETFE氣枕力學性能分析及其蒙皮效應研究[J];建筑結構學報;2012年05期
6 顧磊;王鵬;陳世平;王海明;;ETFE氣枕模型試驗與有限元分析[J];建筑結構學報;2012年05期
7 趙兵;陳務軍;何艷麗;宋浩;;ETFE薄膜雙層氣枕結構試驗研究[J];空間結構;2013年01期
8 李鵬;楊慶山;;內充氣體與外部膜材的共同作用理論模型[J];力學學報;2013年06期
9 徐國宏,袁行飛,傅學怡,顧磊,董石麟;ETFE氣枕結構設計——國家游泳中心氣枕結構設計簡介[J];土木工程學報;2005年04期
10 ;Theoretical analysis and experimental study of an air inflated membrane structure[J];Journal of Zhejiang University Science A(An International Applied Physics & Engineering Journal);2010年01期
【共引文獻】
相關期刊論文 前10條
1 劉建明;吳明兒;張其林;;ETFE雙層氣枕計算分析及比較[J];東南大學學報(自然科學版);2007年05期
2 李毅偉;張俊峰;;國家體育場、國家游泳中心對比研究[J];工程建設與設計;2009年02期
3 張建;楊慶山;譚鋒;;基于薄殼單元的薄膜結構褶皺分析[J];工程力學;2010年08期
4 毛元慶;吳明兒;;彈簧支撐ETFE枕式膜結構分析[J];工程力學;2012年S1期
5 李亞東;強克剛;李玉飛;張忠厚;張成貴;;火焰噴涂ETFE涂層的非等溫結晶行為[J];高分子材料科學與工程;2010年05期
6 劉平;付功義;;充氣膜結構的充氣壓力變形[J];工業(yè)建筑;2012年S1期
7 殷朗;周煥林;呂彥楓;;氣承式充氣膜結構找形與風荷載作用分析[J];工業(yè)建筑;2013年S1期
8 李鵬;楊慶山;;ETFE氣枕共同作用模型的數(shù)值模擬與試驗驗證[J];北京交通大學學報;2014年01期
9 葉湖水;任忠海;嚴云峰;;不同狀態(tài)下PVC膜材的拉伸性能及機理研究[J];材料導報;2013年S2期
10 韓夢潔;吳明兒;;框式ETFE膜結構幕墻的性能分析[J];鋼結構;2014年04期
相關會議論文 前6條
1 毛元慶;吳明兒;;彈簧支撐ETFE枕式膜結構分析[A];第20屆全國結構工程學術會議論文集(第Ⅱ冊)[C];2011年
2 王玨;吳明兒;羅晉;張其林;;充氣膜結構的內壓設定與設備設計初步[A];第七屆全國現(xiàn)代結構工程學術研討會論文集[C];2007年
3 吳明兒;慕仝;張艷琪;;ETFE薄膜材料拉伸強度及焊接連接強度[A];慶祝劉錫良教授八十華誕暨第八屆全國現(xiàn)代結構工程學術研討會論文集[C];2008年
4 慕仝;吳明兒;;ETFE薄膜在高低溫環(huán)境下的材料性能[A];第九屆全國現(xiàn)代結構工程學術研討會論文集[C];2009年
5 薛素鐸;王慧;韓更贊;李雄彥;;ETFE膜結構的特點及在我國的應用[A];第十四屆空間結構學術會議論文集[C];2012年
6 劉飛;甘明;李華峰;周忠發(fā);;長春東收費站罩棚大跨度索膜結構設計[A];第十四屆空間結構學術會議論文集[C];2012年
相關博士學位論文 前3條
1 向新岸;張拉索膜結構的理論研究及其在上海世博軸中的應用[D];浙江大學;2010年
2 毛麗娜;充氣膜結構反射面的形態(tài)分析與優(yōu)化方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年
3 杜振勇;充氣梁彎皺特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2012年
相關碩士學位論文 前10條
1 鄒宗勇;建筑膜材料力學性能研究[D];浙江理工大學;2010年
2 吳松;升降式地鐵雨棚的設計及安全性研究[D];武漢理工大學;2011年
3 王鵬;ETFE氣枕的力學分析及其蒙皮效應的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年
4 徐旺;PTFE建筑膜材的蠕變及耐候性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年
5 趙兵;ETFE薄膜材料性能與雙層氣枕結構試驗研究[D];上海交通大學;2012年
6 王玨;充氣膜結構的設計方法與成形過程分析[D];同濟大學;2008年
7 李凱敏;斜拉網(wǎng)架結構體系靜力分析及施工模擬研究[D];天津大學;2007年
8 宋月簫;基于流固耦合方法的氣枕式薄膜結構特性研究[D];北京交通大學;2009年
9 李紅;復雜環(huán)境下氣枕式ETFE膜結構分析[D];遼寧工程技術大學;2008年
10 李群輝;基于力密度法的充氣膜結構找形與荷載分析研究[D];華南理工大學;2010年
【二級參考文獻】
相關期刊論文 前10條
1 胥傳喜,陳楚鑫,錢若軍;ETFE薄膜的材料性能及其工程應用綜述[J];鋼結構;2003年06期
2 李方慧,衛(wèi)東,沈世釗;氣承式膜結構的初始形態(tài)分析研究[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;2003年07期
3 苗常青;李學濤;馬浩;;空間充氣展開天線支撐結構的模態(tài)分析[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;2005年11期
4 譚惠豐;李云良;毛麗娜;杜星文;;空間充氣展開支撐管的自振特性研究[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;2008年05期
5 張建;楊慶山;李波;;氣枕式充氣膜結構形態(tài)與受力分析[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;2008年12期
6 吳明兒;劉建明;慕仝;張其林;;ETFE薄膜單向拉伸性能[J];建筑材料學報;2008年02期
7 吳明兒;慕仝;劉建明;;拉伸速度對ETFE薄膜力學性能的影響[J];建筑材料學報;2008年05期
8 吳明兒;慕仝;劉建明;;ETFE薄膜循環(huán)拉伸試驗及徐變試驗[J];建筑材料學報;2008年06期
9 范重;劉先明;范學偉;胡純煬;胡天兵;吳學敏;郁銀泉;;國家體育場大跨度鋼結構設計與研究[J];建筑結構學報;2007年02期
10 吳明兒;劉建明;張其林;;ETFE薄膜氣枕模型試驗研究[J];建筑結構學報;2008年06期
相關博士學位論文 前1條
1 劉建明;ETFE薄膜雙層氣枕結構計算分析及試驗研究[D];同濟大學;2008年
相關碩士學位論文 前1條
1 徐國宏;ETFE氣枕的結構性能和關鍵技術研究[D];浙江大學;2005年
【相似文獻】
相關期刊論文 前10條
1 ;ETFE膜材面面觀[J];建筑科學;2004年02期
2 胥傳喜,陳楚鑫,錢若軍;ETFE薄膜的材料性能及其工程應用綜述[J];鋼結構;2003年06期
3 李君,向陽;ETFE膜材在建筑中的應用[J];建筑創(chuàng)作;2004年01期
4 黃萍;;高性能含氟聚合物ETFE建筑用薄膜[J];新材料產業(yè);2006年06期
5 陳務軍;唐雅芳;任小強;董石麟;;ETFE氣囊膜形態(tài)、結構特性與材料性能試驗[J];建筑科學與工程學報;2007年03期
6 馮敬;;ETFE膜在建筑中的應用[J];湖南理工學院學報(自然科學版);2008年02期
7 ;黃萍:ETFE薄膜與膜結構建筑[J];國外塑料;2008年06期
8 王凱;;ETFE充氣膜結構設計方法及應用[J];住宅科技;2012年11期
9 黃波;;ETFE膜結構在廣州南站的應用[J];城市建筑;2013年12期
10 Stuart K.Ronda;徐龍;;泡沫乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)的擠出[J];電線電纜;1991年05期
相關會議論文 前10條
1 吳清;唐钷;那向謙;;ETFE膜面材料與氣袋膜在屋面工程中的應用[A];第15屆全國結構工程學術會議論文集(第Ⅲ冊)[C];2006年
2 吳明兒;王玨;張其林;張艷琪;;ETFE薄膜屋蓋鋁合金實驗展示廳設計與安裝[A];第七屆全國現(xiàn)代結構工程學術研討會論文集[C];2007年
3 慕仝;吳明兒;;ETFE薄膜在高低溫環(huán)境下的材料性能[A];第九屆全國現(xiàn)代結構工程學術研討會論文集[C];2009年
4 沈莉莉;夏鐘福;冀忠寶;朱建偉;;用作駐極體話筒儲電層的ETFE薄膜的電荷儲存[A];第三屆全國信息獲取與處理學術會議論文集[C];2005年
5 王旭磊;李法仁;;新型材料ETFE膜的建筑用途及前景[A];土木建筑學術文庫(第15卷)[C];2011年
6 吳明兒;劉建明;慕仝;張其林;;ETFE薄膜材料單向拉伸試驗[A];第七屆全國現(xiàn)代結構工程學術研討會論文集[C];2007年
7 吳明兒;慕仝;張艷琪;;ETFE薄膜材料拉伸強度及焊接連接強度[A];慶祝劉錫良教授八十華誕暨第八屆全國現(xiàn)代結構工程學術研討會論文集[C];2008年
8 毛元慶;吳明兒;;彈簧支撐ETFE枕式膜結構分析[A];第20屆全國結構工程學術會議論文集(第Ⅱ冊)[C];2011年
9 龍文志;;淺介ETFE膜結構幕墻[A];第四屆全國現(xiàn)代結構工程學術研討會論文集[C];2004年
10 楊靜;于潤升;曹興忠;李卓昕;王寶義;袁大慶;;正電子譜學研究ETFE的γ輻照效應[A];第十一屆全國正電子湮沒譜學會議論文集[C];2012年
相關重要報紙文章 前10條
1 向陽;ETFE膜材在建筑中的應用[N];中國建設報;2004年
2 資料提供 ABBS;ETFE推進建筑革命[N];中華建筑報;2007年
3 李聞芝;奧運場館建設:ETFE閃亮出擊[N];中國化工報;2003年
4 本報記者 馬琳;ETFE給“水立方”穿“柔軟外衣”[N];中國房地產報;2007年
5 劉辰;水立方:性別、開爾文定律與ETFE[N];中國房地產報;2006年
6 記者 劉方斌 實習記者 王鵬;新材料對北京奧運貢獻大[N];中國化工報;2007年
7 記者 李聞芝;新材料亮相奧運工程[N];中國化工報;2006年
8 張婧;ETFE為“水立方”披上美輪美奐外衣[N];消費日報;2008年
9 建筑評論人 陳廣宇;水立方:向科技致敬的建筑[N];中國房地產報;2008年
10 馬亞寧;上海“裁縫”為“鳥巢”工程做嫁衣[N];中華建筑報;2008年
相關博士學位論文 前1條
1 劉建明;ETFE薄膜雙層氣枕結構計算分析及試驗研究[D];同濟大學;2008年
相關碩士學位論文 前5條
1 趙兵;ETFE薄膜材料性能與雙層氣枕結構試驗研究[D];上海交通大學;2012年
2 王暉;ETFE膜結構安裝施工控制研究[D];長安大學;2010年
3 閔峻;ETFE絕緣電線電纜電子輻照交聯(lián)技術研究[D];復旦大學;2013年
4 王鵬;ETFE氣枕的力學分析及其蒙皮效應的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年
5 占曉強;乙烯—四氟乙烯共聚物的結構和性能表征[D];浙江大學;2010年
,本文編號:1795032
本文鏈接:http://sikaile.net/guanlilunwen/chengjian/1795032.html