膜結(jié)構(gòu)是用高強度柔性薄膜材料經(jīng)受其它材料的拉壓作用而形成的穩(wěn)定曲面,能承受一定外荷載的空間結(jié)構(gòu)形式。其造型自由、輕巧、柔美,充滿力量感,阻燃、制作簡易、安裝快捷、節(jié)能、易潔、使用安全等優(yōu)點,因此各式各樣的膜結(jié)構(gòu)也被廣泛應(yīng)用于建筑工程中。隨著膜結(jié)構(gòu)在我國的蓬勃發(fā)展,針對膜結(jié)構(gòu)的理論和設(shè)計計算方面的研究均取得了相當?shù)倪M展。但目前建筑膜材基本性能尤其是力學(xué)性能的研究匱乏,已成為制約我國膜結(jié)構(gòu)行業(yè)健康發(fā)展的因素之一。本文主要針對膜材料的本構(gòu)關(guān)系,進行針對性的單向、雙向試驗。為了能夠區(qū)分試驗設(shè)備的影響,本論文分別在上海交通大學(xué)近地空間試驗中心實驗室與同濟大學(xué)膜結(jié)構(gòu)進行了單向加載試驗。最后,在試驗基礎(chǔ)上,通過理論推導(dǎo),分析了PVDF膜材的彈性模量與加載力-經(jīng)向紗線夾角的關(guān)系,并且通過數(shù)值模擬對此進行了驗證。文中以SH-1050P PVDF薄膜為對象,進行單軸和雙軸拉伸試驗研究。計算分析,得出彈性模量與2倍夾角的正弦成線性相關(guān)性的結(jié)論;通過雙軸拉伸破壞試驗結(jié)果的分析,得到雙軸應(yīng)力下的彈性模量和泊松比。得出如下結(jié)論:(1)非線性的PVDF膜材,單軸下可當作雙線性彈性模型;(2)雙向拉伸情況下,膜材可當作正交各向異性彈性材料。膜材的彈性模量與應(yīng)力比相關(guān)而泊松比與應(yīng)力比無關(guān);應(yīng)力比相同(1:1)的情況下,其彈性模量與單軸一致。(3)推導(dǎo)出膜材單向拉伸下彈性模量與面層及紗線的折合模量成正比,與2倍夾角的正弦成線性相關(guān)性,理論公式為:E=E_b-E_ssin(2α)。經(jīng)試驗比較,結(jié)果符合較好。本文結(jié)果不僅對膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計與結(jié)構(gòu)計算提供計算依據(jù),并且對現(xiàn)行規(guī)范也能做有益補充。
【學(xué)位單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU38
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 膜材料發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 織物纖維膜材
        1.2.2 熱塑性化合物薄膜
    1.3 膜結(jié)構(gòu)應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.3.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 膜材試驗方法
        1.4.1 單向試驗發(fā)展現(xiàn)狀
        1.4.2 雙向膜材試驗方法現(xiàn)狀
        1.4.3 單雙向膜材試驗規(guī)范
    1.5 本文主要工作
第2章 膜材試驗設(shè)備與試驗方案
    2.1 試驗裝置與設(shè)備
        2.1.1 同濟大學(xué)試驗設(shè)備
        2.1.2 上海交通大學(xué)空間結(jié)構(gòu)研究中心設(shè)備
    2.2 試驗方案
        2.2.1 單軸試驗尺寸
        2.2.2 雙軸試驗
        2.2.3 循環(huán)加載
    2.3 本論文加載方案
        2.3.1 單向加載
        2.3.2 雙向加載
        2.3.3 循環(huán)加載
    2.4 本章小結(jié)
第3章 膜材試驗數(shù)據(jù)處理
    3.1 膜材本構(gòu)關(guān)系
        3.1.1 一般性本構(gòu)關(guān)系
        3.1.2 正交各向異性彈性
        3.1.3 平面正交各向異性
    3.2 彈塑性本構(gòu)關(guān)系
    3.3 單向強度數(shù)據(jù)分析
        3.3.1 單向循環(huán)數(shù)據(jù)分析
        3.3.2 最小二乘法
        3.3.3 德國雙軸試驗數(shù)據(jù)分析處理方法
    3.4 本章小結(jié)
第4章 試驗結(jié)果分析
    4.1 單向加載試驗
        4.1.1 單軸0 度拉伸
        4.1.2 單軸15 度拉伸
        4.1.3 單軸30 度拉伸
        4.1.4 單軸45 度拉伸
        4.1.5 單軸60 度拉伸
        4.1.6 單軸75 度拉伸
        4.1.7 單軸90 度拉伸
        4.1.8 單向加載結(jié)果統(tǒng)計
    4.2 雙向試驗數(shù)據(jù)
        4.2.1 雙軸1：1 加載
        4.2.2 雙軸1：2 加載
        4.2.3 雙軸2：1 加載
        4.2.4 雙向加載結(jié)果統(tǒng)計
    4.3 雙軸循環(huán)加載
        4.3.1 雙軸循環(huán)1：1 加載
        4.3.2 雙軸循環(huán)1：2 加載
        4.3.3 雙軸循環(huán)1：3 加載
        4.3.4 雙軸循環(huán)2：1 加載
        4.3.5 雙軸循環(huán)3：1 加載
        4.3.6 循環(huán)加載結(jié)果統(tǒng)計
    4.4 本章小結(jié)
第5章 膜材理論模型
    5.1 理論推導(dǎo)
    5.2 試驗校驗
    5.3 數(shù)值模擬
        5.3.1 數(shù)值計算模型
        5.3.2 應(yīng)力結(jié)果分析
        5.3.3 應(yīng)變結(jié)果分析
        5.3.4 位移結(jié)果分析
        5.3.5 力學(xué)參數(shù)對比
    5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝

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本文編號：2853083