【摘要】：向量式有限元法是一種基于點(diǎn)值描述和向量力學(xué)理論的分析方法,可有效模擬結(jié)構(gòu)的空間大位移、大轉(zhuǎn)動(dòng)行為。推導(dǎo)了三角形膜單元的向量式有限元基本公式,詳細(xì)闡述了通過(guò)逆向運(yùn)動(dòng)獲得單元節(jié)點(diǎn)純變形位移以及在變形坐標(biāo)系下求解單元節(jié)點(diǎn)內(nèi)力的方法。在此基礎(chǔ)上編制了膜單元的計(jì)算程序,并通過(guò)算例分析驗(yàn)證了理論推導(dǎo)的正確性及所編制程序的可靠性。進(jìn)一步將向量式有限元引入膜結(jié)構(gòu)的褶皺分析,采用主應(yīng)力-主應(yīng)變準(zhǔn)則和修正本構(gòu)矩陣方法處理膜結(jié)構(gòu)的褶皺問(wèn)題,對(duì)一典型膜結(jié)構(gòu)在面外荷載作用下的力學(xué)行為及褶皺發(fā)展情況進(jìn)行跟蹤分析,成功捕捉了從褶皺出現(xiàn)、褶皺大范圍擴(kuò)展直至褶皺最終消失的全過(guò)程,證明了該方法在膜結(jié)構(gòu)皺褶分析中可有效克服傳統(tǒng)有限元方法存在的單元?jiǎng)偠染仃嚻娈�、迭代不易收斂等�?wèn)題。
[Abstract]:The vector finite element method is an analytical method based on the point value description and the theory of vector mechanics, which can effectively simulate the spatial large displacement and large rotation behavior of the structure. The vector finite element formula of triangular membrane element is derived, and the method to obtain the pure deformation displacement of element node by reverse motion and to solve the internal force of element node in deformed coordinate system is described in detail. On this basis, the calculation program of the membrane element is compiled, and the correctness of the theoretical derivation and the reliability of the program are verified by an example. Furthermore, the vector finite element method is introduced into the fold analysis of the membrane structure, and the principal stress-principal strain criterion and modified constitutive matrix method are used to deal with the fold problem of the membrane structure. The mechanical behavior and fold development of a typical membrane structure under the action of out-of-plane load are followed and analyzed. The whole process from the appearance of the fold, the wide spread of the fold to the final disappearance of the fold is successfully captured. It is proved that this method can effectively overcome the problems of the singularity of element stiffness matrix and the difficulty of convergence in the traditional finite element method in the wrinkle analysis of membrane structures.
【作者單位】： 浙江大學(xué)空間結(jié)構(gòu)研究中心;浙江省建筑設(shè)計(jì)研究院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51378459)
【分類(lèi)號(hào)】：TU383;TU311.4

【共引文獻(xiàn)】

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3 胡娟,薛茹;膜結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)及應(yīng)用展望[J];河南建材;2005年01期

4 龐崇安;;膜材料、膜結(jié)構(gòu)及膜結(jié)構(gòu)工程[J];中國(guó)高新技術(shù)企業(yè);2009年16期

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6 廖揚(yáng),黃達(dá)達(dá);膜結(jié)構(gòu)建筑簡(jiǎn)介[J];建筑學(xué)報(bào);1997年07期

7 徐國(guó)彬;我國(guó)自行設(shè)計(jì)、制作、安裝的大型索-膜結(jié)構(gòu)在京落成[J];空間結(jié)構(gòu);1998年02期

8 藍(lán)天;當(dāng)代膜結(jié)構(gòu)發(fā)展概述[J];世界建筑;2000年09期

9 廖士駿;膜結(jié)構(gòu)今昔面面觀[J];世界建筑;2000年09期

10 齊藤嘉仁,唐澤靖子;膜結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀與展望[J];建筑學(xué)報(bào);2001年06期

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2 宋小兵;李中立;;印度尼西亞Tenggarong Madya體育場(chǎng)膜結(jié)構(gòu)[A];建筑結(jié)構(gòu)（2009·增刊）——第二屆全國(guó)建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)交流會(huì)論文集[C];2009年

3 彭煌;徐勁;黃達(dá);;基于虛面導(dǎo)荷的膜結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定方法[A];第19屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第Ⅲ冊(cè)）[C];2010年

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5 高振鋒;沈祖炎;錢(qián)若軍;;張力膜結(jié)構(gòu)幾何形體的探討[A];第六屆空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1996年

6 吳健生;鄧樂(lè)天;劉文彬;;應(yīng)用有限元法進(jìn)行膜結(jié)構(gòu)剪裁分析[A];第六屆空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1996年

7 王啟文;吳健生;;膜結(jié)構(gòu)研究綜述[A];第五屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第三卷）[C];1996年

8 藍(lán)天;;膜結(jié)構(gòu)——成就、問(wèn)題與展望[A];第九屆空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2000年

9 高維元;張鵬軍;孟祥武;戚志晶;趙振明;;天津梅江蘭水假期公寓公建膜結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)與施工[A];第十屆空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2002年

10 向陽(yáng);;三種形式的膜結(jié)構(gòu)在體育場(chǎng)中的應(yīng)用[A];第十屆空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2002年

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3 駱會(huì)欣;中國(guó)膜結(jié)構(gòu)的旗艦[N];中國(guó)花卉報(bào);2004年

4 嚴(yán)慧 翁曉 博艾威;我國(guó)膜結(jié)構(gòu)的成就、進(jìn)展與思考[N];中國(guó)建設(shè)報(bào);2006年

5 張毅剛;國(guó)外膜結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與研究(一)[N];中國(guó)建設(shè)報(bào);2013年

6 北京工業(yè)大學(xué)空間結(jié)構(gòu)研究中心主任、中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)空間結(jié)構(gòu)分會(huì)理事長(zhǎng) 張毅剛;國(guó)外膜結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與研究(二)[N];中國(guó)建設(shè)報(bào);2013年

7 北京工業(yè)大學(xué)空間結(jié)構(gòu)研究中心主任、中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)空間結(jié)構(gòu)分會(huì)理事長(zhǎng) 張毅剛;國(guó)外膜結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與研究(三)[N];中國(guó)建設(shè)報(bào);2013年

8 張毅剛 北京工業(yè)大學(xué)空間結(jié)構(gòu)研究中心主任 中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)空間結(jié)構(gòu)分會(huì)理事長(zhǎng);國(guó)外膜結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與研究(四)[N];中國(guó)建設(shè)報(bào);2013年

9 陳明;相輔相成的鋼膜結(jié)構(gòu)[N];建筑時(shí)報(bào);2014年

10 胡曉玉;膜材商機(jī)屬于誰(shuí)？[N];中國(guó)紡織報(bào);2004年

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1 殷惠君;膜結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載的數(shù)值模擬研究[D];同濟(jì)大學(xué);2006年

2 江錫虎;充氣膜結(jié)構(gòu)全過(guò)程分析和造型技術(shù)研究[D];同濟(jì)大學(xué);2006年

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4 李陽(yáng);建筑膜材料和膜結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能研究與應(yīng)用[D];同濟(jì)大學(xué);2007年

5 麻海燕;建筑膜結(jié)構(gòu)的找形與裁剪分析及膜內(nèi)張力的超聲波測(cè)試方法研究[D];東南大學(xué);2006年

6 毛麗娜;充氣膜結(jié)構(gòu)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(xué);2010年

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1 秦悅;膜結(jié)構(gòu)在當(dāng)代展具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與研究[D];西南交通大學(xué);2008年

2 葛建;膜結(jié)構(gòu)適應(yīng)性設(shè)計(jì)研究初探[D];北京交通大學(xué);2010年

3 肖正直;張拉索膜結(jié)構(gòu)體系及其施工技術(shù)研究[D];重慶大學(xué);2004年

4 程雅璐;從膜結(jié)構(gòu)建筑看建筑技術(shù)和藝術(shù)的結(jié)合[D];湖南大學(xué);2005年

5 王恒;充氣膜結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助造型與裁剪研究[D];同濟(jì)大學(xué);2006年

6 全亮;膜結(jié)構(gòu)的褶皺分析理論與數(shù)值模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

7 王玨;充氣膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法與成形過(guò)程分析[D];同濟(jì)大學(xué);2008年

8 李士民;充氣膜結(jié)構(gòu)充氣過(guò)程的計(jì)算機(jī)仿真[D];同濟(jì)大學(xué);2008年

9 郭曉娟;膜結(jié)構(gòu)建筑適用性分析[D];浙江大學(xué);2013年

10 鄭迅杰;膜結(jié)構(gòu)建筑造型研究[D];浙江大學(xué);2006年

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本文編號(hào)：2224443