基于顯式有限元的多層氣枕式薄膜結(jié)構(gòu)受力及破壞分析.pdf

1、充氣式薄膜結(jié)構(gòu)是本世紀逐漸發(fā)展起來的新型結(jié)構(gòu)形式，具有重量輕、強度高和外形新穎等特點，在世界各地得到廣泛使用。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對這類結(jié)構(gòu)的受力分析研究取得了一定的進展，然而已有的研究對實際工程中常用的多層充氣薄膜結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能及破壞狀態(tài)很少涉及。本文以ETFE材料的氣枕式薄膜結(jié)構(gòu)為例，采用顯式有限元數(shù)值計算方法，對雙層和三層氣枕式薄膜結(jié)構(gòu)的形態(tài)、受力與破壞問題進行系統(tǒng)研究，分析了不同狀態(tài)下氣枕式薄膜結(jié)構(gòu)靜力和動力學(xué)性能;并以工程中常用

2、的三層氣枕式薄膜結(jié)構(gòu)為對象，進行其不同條件下的破壞模擬，并給出實際工程應(yīng)用的建議，為今后的工程設(shè)計提供參考。具體內(nèi)容包括:
　　(1)首先，簡述了動力學(xué)問題求解的顯式算法與隱式算法的適用范圍與區(qū)別，確定采用顯式有限元算法分析薄膜結(jié)構(gòu)力學(xué)性能及破壞，作為后續(xù)研究的理論基礎(chǔ)。
　　(2)然后，基于顯式有限元理論，采用通用有限元軟件ANSYS Workbench，通過對ETFE膜面施加均布壓力的方法獲得其初態(tài)，作為靜力與動力分析的

3、幾何模型;提出形態(tài)分析理論，用以確定充氣薄膜結(jié)構(gòu)的數(shù)值分析模型;對不同層數(shù)、不同平面外形的充氣薄膜結(jié)構(gòu)進行找形分析獲取對應(yīng)形態(tài)，驗證形態(tài)分析理論的準確性和適用性。
　　(3)同時，基于形態(tài)分析理論，在不同工作內(nèi)壓與荷載條件下對比分析雙層和三層ETFE氣枕式薄膜結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形的特性;并研究三層氣枕式薄膜結(jié)構(gòu)上下腔氣量差對結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響，為工程設(shè)計提供重要依據(jù)。
　　(4)最后，基于三層ETFE氣枕式薄膜結(jié)構(gòu)影響因素的參數(shù)