Deformation of wrinkled membrane inflatable structures under concentrated loads

The axisymmetric deformation of a paraboloidal membrane inflatable structure subjected to a concen-trated load at its apex and a uniform internal pressure was analyzed. The wrinkle angle was obtained according to the membrane theory when wrinkles appeared and determined the wrinkle region. The wrinkled deformation was obtained based on the relaxed energy function. The effects of inflation pressure and concentrated loads on the wrinkle angle were analyzed and the deformation was obtained at the apex of structure. According to the numerical analysis, the shape of deformed meridians with wrinkles was obtained.     

张拉膜结构的有限元分析

膜结构具有复杂的造型、独特的空间曲面与合理的受力机理。采用非线性有限元理论,对马鞍形膜结构进行了初始平衡形态的确定和均布荷载下的应力分析,研究了单双轴弹性模量对于理论分析结果的影响。研究结果表明膜面最大应力采用双轴弹性模量的分析结果比采用单轴弹性模量的分析结果大10％以上,使用单轴弹性模量的有限元模型偏于不安全,且双轴弹性模量更能反映膜材料的实际情况,工程设计时应该采用双轴弹性模量来进行分析。     

Wrinkling analysis of creased rectangular membrane

In this paper,the wrinkle-crease interaction behavior of a rectangular membrane under edge tension is simulated.The creased membrane is modeled by using a Modified Two-Parameter model.In this model,two crease parameters,i.e.the effective modulus of creased membrane and the residual stress from creasing,are computed by using MacNeal’s method that was firstly applied directly in a flat membrane with the local crease.We have proposed a method to solve the wrinkling computing issue of the creased membrane by using a Direct Perturb-Force technique in our previous work.Based on our method,the effects of crease location on the wrinkle-crease interaction behavior can be evaluated accurately.These results will be of great benefit to the analysis and the control of the wrinkles in the membrane structures.     

Numerical analysis and experimental studies of membrane wrinkles

Wrinkling patterns and the rules of wrinkling formation and expansion were analyzed in this paper. Direct disturbing method,a numerical method for membrane wrinkling analysis,was established based on finite element programme. The experimental results using photogrammetric procedure were compared with numerical analysis results. It is shown that the reasonable wrinkling deformation can be obtained by rational mesh density and timely removes the initial flaw during analysis. Wrinkles firstly appear on the left and right sides then extend to the membrane center,and the wrinkling amplitude increases with shear displacement. Results from both of the experiments and numerical analysis have a good agreement,which verifies the rationality of the numerical analysis method.     

薄膜二次屈曲行为的数值仿真分析

建立了薄膜二次屈曲分析的数值方法.采用施加面外扰动力的方式在薄膜中引入任意的初始缺陷,分析了薄膜的二次屈曲现象.分析表明,在薄膜的后屈曲过程中,由于初始缺陷的存在,褶皱构形不稳定,出现二次屈曲现象,产生了新的褶皱.后屈曲平衡路径呈现多阶段的特点.在不同的初始缺陷和加载过程的情况下,薄膜的后屈曲过程会出现连续的二次屈曲现象.二次屈曲过程中薄膜可能是稳定的也可能是不稳定的,与初始缺陷及加载过程有关.     

膜生物反应器(MBR)中膜组件结构形式的优化设计初探

对MBR工艺中的膜组件结构形式进行了优化设计,提出两种优化设计结构（A和B）,并通过试验运行证实了膜组件结构形式的改进,对膜通量的维持的促进作用。试验结果还表明,稳定运行时,改进后的膜组件形式既能缓解膜通量的衰减,又能得到较好的出水水质,其中COD的平均去除率在95.5%以上;TN的平均去除率在56.7%以上;浊度的平均去除率在98.2%以上,TP的平均去除率虽波动较大,但B种形式的模组件效果略好于对照组件和A种形式的膜组件。同时,在小试试验的基础上提出进一步优化的方案。     

薄膜充气拱褶皱特性分析

为掌握薄膜充气结构褶皱发生及拓展演化规律,通过数值模拟和实验相结合的方法研究了薄膜充气拱的皱曲问题．据此分析了充气压力、材料厚度、结构尺寸和载荷工况4个参数对薄膜充气拱褶皱特性的影响．在此预报了薄膜充气拱在不同载荷工况下的初始起皱力、初始起皱位置、褶皱扩展演化规律及承载力并开展了薄膜充气拱的皱曲实验,验证了文中的有限元模拟结果．研究结果表明:结构尺寸对薄膜充气拱的褶皱特性影响最大,充气压力次之,材料厚度影响最小;在5种载荷工况中,Fx拉最安全,Fz面外最危险,其他3种载荷介于二者之间．     

伞形膜结构在冰雹荷载作用下的非线性动力响应

对伞形张拉膜结构在自然灾害等外荷载冲击下的振动反应进行研究,为实际工程膜结构建筑受灾破坏分析提供依据。基于冯·卡门大挠度理论和薄板振动理论,建立伞形张拉膜结构在冰雹荷载作用下的非线性动力响应控制方程。采用贝塞尔函数及欧拉方程求得其振型函数,再运用KBM摄动法和迦辽金法对控制方程求解,得到其动力响应的近似解析解。利用Mathmatics软件对方程进行求解并对求解后的数据进行整理,通过Origin绘图软件画出膜面受迫振动后的时程位移图。采用ANSYS软件建立伞形张拉膜结构的有限元模型;再通过LS-DYNA显示动力学模块对冰雹冲击膜面的动力过程进行模拟,得到膜面动力响应的结果。同理,画出数值模拟结果的位移图,将整理后的理论与数值分析数据结果进行对比分析,结果表明,理论解析和数值分析结果吻合。     

薄膜后屈曲振动行为分析

建立了矩形薄膜后屈曲动态特性的数值分析方法,分析了薄膜屈曲后的动态行为,分析表明:在小幅褶皱情况下,动态分析可以不考虑褶皱对薄膜动态特性的影响,而在大幅褶皱情况下,褶皱会对薄膜振动的固有频率及振动模态产生较大的影响,动态分析必须考虑褶皱的存在;褶皱薄膜的振动模态与褶皱构形具有一定的相关性.     

Analysis on membrane wrinkling using stress extremum method

A stress extremum method is developed based on Von Karman equations for analysis of membrane wrinkles in this paper.A mechanical model is also established for analyzing shear membrane wrinkles.Expressi...     

剪切褶皱薄膜动态特性分析

基于拉格朗日方程建立了具有褶皱薄膜的振动微分方程,基于有限元程序建立了薄膜动态特性的分析流程,对矩形剪切薄膜后屈曲的动态特性进行分析.分析表明:矩形剪切薄膜后屈曲的振动模态与其褶皱构形具有很大的相关性,振动节线的位置处于褶皱波峰的位置,随着模态数的增加,其振动的节线数目依次减少,有更多的褶皱波峰处于振动状态,并且在薄膜...     

空间可展板壳结构的展开分析

建立了空间可展板壳结构的运动学分析的基础方程式，利用广义逆矩阵理论分析了可展板壳结构在外荷载作用下的运动过程，给出了可展板壳结构从收纳（展开）状态到展开（收纳）状态的计算方法，推导出了考虑位置增量高阶项的数值解，并取得了较好的展开分析精度.通过编制仿真程序进行算例分析，结果验证了分析方法的正确性.与传统的多体系统动力学方法相比，该分析方法的优点是建模简单，能够有效地分析可展板壳结构的复杂运动，并为空间可展板壳结构的设计优化提供了理论依据.     

一种网架结构加固方案的探讨

结合工程实践对一种网架加固方案进行了探讨,最后为了充分利用已经施工的部分,节约工期,同时充分考虑加固方案的施工难易程度,选择在不改变计算模型的前提下加固结构的最简单的加固方案.通过工程处理,解决了网架变形问题.施工过程中的监测结果充分证明此加固方案是成功的,通过对检测数据的分析,发现网架结构的内力重分布明显,而且经过多次重分配后才达到最终平衡,这也正说明了网架是性能良好的空间结构,具有很强的内力调节能力.     

内外部悬索联合张拉膜结构的设计与分析

为了更好地张拉平面薄膜结构,研究其张拉悬索体系,从理论上证明了要使空间平面薄膜结构处于无褶皱状态,其最优的边界应为圆形.提出一种新型的内外部悬索联合张拉方法,给出了此张拉方法下各部分悬索张力的计算方法,并考查了边界跨数对结构的轴压的影响,发现奇数跨时支撑结构所受的轴压相对较小.通过与传统张拉方法的比较,这种新型膜面张拉方法,在固定膜面尺寸、不固定膜面跨数和不固定膜面尺寸、固定边界单跨跨度这2种情况下,所需拉索的截面面积和质量均相对较小,因此,内外部联合张拉方法不仅更易于折叠打包,而且可在一定程度上减小结构的质量.通过计算发现在支撑结构发生变形时,联合张拉方法可以减缓膜面褶皱的出现.     

大跨空间结构的分类及发展特征

大跨空间结构是目前发展最快的结构类型。大跨度建筑及作为其核心的空间结构技术的发展状况是一个国家建筑科技水平的重要标志之一。张拉整体结构、膜结构、开合结构、折叠结构以及玻璃结构等新型空间结构代表了现代空间结构的发展方向。     

基于环境行为的广场步行空间设计初探

广场步行空间具有交通、景观、游憩三重功能。片面强调空间的视觉审美,忽视使用者的环境行为因素,会降低人们对广场整体的质量评价。基于此,从人在广场中的两种步行行为出发,通过分析影响行为的环境因素,并结合广场周边环境,探讨步行空间的设计,为广场步行空间设计提出设计建议,构建人与环境和谐的广场空间。     

Prediction of wrinkles in the membrane

This paper presents an analytical approach for predicting the detailed out-of-plane wrinkle deformation that formed in the membrane. The analytical wrinkle model is based on the assumption that the membrane is able to resist small compressive stress once it has wrinkled. This model is developed for the cases of the rectangular membrane subjected to pure shear and local tension by using the equilibrium equation of the membrane in the deformed configuration. Predictions from this model are compared with the finite element simulation based on the nonlinear buckling finite element method and the results are found to be accurate.     

基于经济联系强度的长株潭城市群核心区空间结构研究

运用分形理论对长株潭城市群核心区空间结构进行研究,分析了区域经济联系强度,发现研究区内存在经济联系强度的空间分布不平衡、中心城市辐射力不足等问题.针对已有的空间结构特征,探讨了提高中心城市经济辐射力的优化方案.     

大跨空间结构性能水准划分及其易损性分析

为研究大跨空间结构强震作用下性能水准的确定和量化,以凯威特单层球面网壳为例,确定了结构分级性能水准,采用多地震动全过程分析的方法建立了结构基于多项特征响应的损伤模型,应用此损伤模型刻画了结构不同的损伤程度,并给出了分级性能水准的界限值及对应的结构宏微观响应,从而实现了大跨空间结构分级性能水准易损性分析．     

桂林市域城镇体系地域空间结构研究

区域城镇体系是在特定的地理条件和历史背景下形成并发展的．桂林市域城镇体系由于受地形以及交通干线的影响，具有沿地形和沿交通干线分布两大特征及由此特征而产生的经济发展差别．桂林市域城镇体系的发展应建立在正确认识城镇体系地域空间结构现状的基础上，综合考虑区域地理条件、历史背景，同时兼顾经济、社会发展，及时调理城镇体系的发展层次，为桂林市域城镇体系的可持续发展建立合理的空间格局．