發(fā)布時間：2020-08-09 15:11

【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值等優(yōu)點,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。本文針對提高索膜充氣管結(jié)構(gòu)的剛度,增強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,展開找形分析和載荷分析,研究并得到增強繩索在充氣膜結(jié)構(gòu)初始形態(tài)形成和增強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,對索膜結(jié)構(gòu)的分析方法進行研究。建立了矩形平面薄膜模型,在膜面附加若干條增強索,使用ANSYS參數(shù)化設(shè)計語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,進一步研究了預(yù)應(yīng)力分布不均對薄膜初始形態(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,對系索增強充氣管進行充氣和三點彎載荷分析,研究索的纏繞方式對充氣管變形控制效果以及對承載能力的增強作用,得到了索膜比例與充氣管彎曲變形的關(guān)系。最后本文將對數(shù)值仿真方法的正確性進行實驗驗證,制備了大尺度TPU膜與高強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線纜和環(huán)向增強帶,分別進行豎向載荷和水平載荷結(jié)合自重2種工況下的彎曲實驗,實驗結(jié)果與仿真結(jié)果進行比較和偏差分析,驗證數(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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB12
【圖文】：

繩索增強充氣管

圖 1-2 1967 年蒙特利爾世博會德國館 圖 1-3 1970 年大阪世界博覽會美國館1970 年的日本大阪世界博覽會上的美國館為準橢圓形的支承膜結(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 年蒙特利爾世博會德國館 圖 1-3 1970 年大阪世界博覽會美國館1970 年的日本大阪世界博覽會上的美國館為準橢圓形的支承膜結(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】

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3 王s

本文編號：2787290