【摘要】：充氣膜結(jié)構(gòu)具有質(zhì)輕、比剛度高、靈活可移植及較高審美價(jià)值等優(yōu)點(diǎn),在航空航天和土木建筑等領(lǐng)域得到了重要應(yīng)用,充氣管是充氣膜結(jié)構(gòu)中最典型的基本的單元構(gòu)件。本文針對(duì)提高索膜充氣管結(jié)構(gòu)的剛度,增強(qiáng)其控制變形能力和承載性能,在遵循充氣膜結(jié)構(gòu)輕量化要求的基礎(chǔ)上,提出了在膜結(jié)構(gòu)表面附加增強(qiáng)繩索的方法。在膜結(jié)構(gòu)的表面附加不同分布形式和比例的繩索,展開(kāi)找形分析和載荷分析,研究并得到增強(qiáng)繩索在充氣膜結(jié)構(gòu)初始形態(tài)形成和增強(qiáng)承載性能方面的重要規(guī)律。本文提出的索膜分析方法,將為今后膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和分析提供一種新的思維,為提高膜結(jié)構(gòu)性能的設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)材料和數(shù)據(jù)。首先從二維平面膜結(jié)構(gòu)的初始形態(tài)分析入手,對(duì)索膜結(jié)構(gòu)的分析方法進(jìn)行研究。建立了矩形平面薄膜模型,在膜面附加若干條增強(qiáng)索,使用ANSYS參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言建立了一套找形的分析流程,研究了考慮摩擦滑移的索膜接觸分析方法。本文提出了“索膜系數(shù)比例”的概念,得到索膜比例與薄膜初始形態(tài)的關(guān)系;并且引入“膜面應(yīng)力誤差”和“膜面變形誤差”的分析方法,進(jìn)一步研究了預(yù)應(yīng)力分布不均對(duì)薄膜初始形態(tài)的影響。然后基于前文提出的索膜摩擦接觸的分析方法和變形分析方法,建立了縱向、環(huán)向、單螺旋線、雙螺旋線對(duì)向纏繞、雙螺旋線30度纏繞和3螺旋線纏繞的6種分布方式的索膜充氣管,對(duì)系索增強(qiáng)充氣管進(jìn)行充氣和三點(diǎn)彎載荷分析,研究索的纏繞方式對(duì)充氣管變形控制效果以及對(duì)承載能力的增強(qiáng)作用,得到了索膜比例與充氣管彎曲變形的關(guān)系。最后本文將對(duì)數(shù)值仿真方法的正確性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,制備了大尺度TPU膜與高強(qiáng)纖維織物的充氣管和減振固定支撐裝置,在充氣管表面附加縱向增強(qiáng)線纜和環(huán)向增強(qiáng)帶,分別進(jìn)行豎向載荷和水平載荷結(jié)合自重2種工況下的彎曲實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行比較和偏差分析,驗(yàn)證數(shù)值分析方法可靠性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TB12
【圖文】：

繩索增強(qiáng)充氣管

圖 1-2 1967 年蒙特利爾世博會(huì)德國(guó)館 圖 1-3 1970 年大阪世界博覽會(huì)美國(guó)館1970 年的日本大阪世界博覽會(huì)上的美國(guó)館為準(zhǔn)橢圓形的支承膜結(jié)構(gòu)，覆 142m，寬 83.5m，是世界上第一次使用了聚氯乙烯（PVC）涂層的玻璃

圖 1-2 1967 年蒙特利爾世博會(huì)德國(guó)館 圖 1-3 1970 年大阪世界博覽會(huì)美國(guó)館1970 年的日本大阪世界博覽會(huì)上的美國(guó)館為準(zhǔn)橢圓形的支承膜結(jié)構(gòu)，覆 142m，寬 83.5m，是世界上第一次使用了聚氯乙烯（PVC）涂層的玻璃

【參考文獻(xiàn)】

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3 王s

本文編號(hào)：2787290