膜结构的应用及其展望

本扼要介绍了膜结构的应用发展及其趋势。     

卷曲折叠充气管展开过程的数值分析及实验研究

采用基于能量函数的弹簧-质点模型,对卷曲折叠充气管的充气展开弯矩进行推导,考虑在充气管展开过程中薄膜自接触以及充气管中加劲钢卷尺产生的弯矩.通过Fortran语言编程对卷曲折叠充气管的充气展开过程进行数值模拟,并与利用气浮导轨消除重力,对同样条件的卷曲折叠充气管在不同时刻的展开速率的测试结果进行对比.数值分析与实验结果吻合良好,说明弹簧-质点模型方法能够很好地模拟卷曲折叠充气管的展开过程和动力性能.与传统的有限元方法相比,弹簧-质点模型方法的优点是建模简单,能够有效分析复杂充气结构的展开.研究不同充气速率对充气管的展开动力性能的影响,分析表明,充气速率增大,同一时刻的展开速率明显增大.     

双环可展桁架结构动力学分析与试验研究

基于广义逆矩阵方法分析双环可展桁架的运动过程,通过数值仿真,得出双环可展桁架在展开过程中的各个状态.经过对比分析可知,对于大口径天线,双环可展桁架的刚度可以比同口径单环可展桁架明显增加.利用上述仿真程序输出的几何模型,进一步对50m双环可展桁架原型建立有限元模型,并进行展开过程中各状态的振动模态分析.对2m天线试验样机采取悬挂法消除重力影响并进行振动模态试验,且将其与有限元计算结果对比,结果表明两者的频率较为接近,验证了有限元动力学分析的正确性.     

构架式可展开天线结构设计的程序实现

可展开天线的反射面是通过在可展开背架结构上铺覆金属丝网格薄膜形成的,所以存在一个形面偏差。为了满足给定的形面精度指标,必须预先设计杆的长度、数量以及互成的角度等量值。本程序编制时采用了计算功能强大的Matlab语言,并用C++制作界面。计算结果具有很高的实用价值。     

自平衡单元嵌入式网壳结构的预应力优化

自平衡单元嵌入式网壳结构中的自平衡单元由预应力提供刚度,采用广义逆法求解平衡矩阵,编制含线性不等式约束及线性等式约束的线性优化程序并结合整体可行预应力的概念来确定初始预应力的分布。对杂交结构平衡矩阵的形成、广义逆求解、线性约束优化方法的数学模型、约束矩阵的集成等关键技术给予详细的推导说明;同时,根据理论推导编写出相应的程序用于求解预应力值,并利用非线性有限元软件对分析结果进行验证。     

稳定索加强的张拉膜结构设计与分析

以台州大学风雨操场屋盖为例 ,简要介绍了在跨度大、支承结构较柔的实际情况下 ,采用面内稳定索辅助脊索、谷索共同承力的张拉膜结构的设计过程。并结合风洞试验结果 ,对三种找形方案 ,即不采用稳定索、采用交叉稳定索、采用斜稳定索的结构形式在不同工况下的受力性能进行了比较分析。     

索膜结构在风载作用下的曲率变化规律

膜结构与其它传统结构相比,具有许多不同特点,当膜结构受到大风或积雪作用时会发生大变形或曲率反转,严重时会使整个结构倒塌.本文分析了几种张力膜结构在风载作用下曲率变化的规律,给出具有较高承载力的曲面形状.     

开合屋盖系统设计及施工技术研究

通过对一开合结构网球馆的研究,提出了适合本工程的可动屋盖系统,并分析其支座在各种情况下的变形,模拟实际边界条件,验证机械轮组和轨道之间良好的工作状态;针对开合结构施工精度控制的要求,提出其特殊施工工艺并进行计算分析,对固定屋面提出高空张拉索的方法,对可动屋盖的整体吊装进行模拟分析,验证轨道与轮轨间隙满足使用要求。     

考虑弹性变形的可展杆系结构展开分析

为了保证空间可展结构可靠运行,在展开过程分析中需同时考虑机构运动和弹性变形。首先建立可展杆系结构展开分析的基础方程式,然后基于广义逆矩阵的理论提出了空间可展杆系结构机构运动与弹性变形的混合分析新方法,解决了机构运动与弹性变形的耦合问题,取得了较好的展开分析精度。与传统的柔性多体动力学方法相比,其优点是建模简单,能够有效地跟踪大型可展杆系结构的复杂运动。编制了仿真程序进行了算例分析,验证了分析方法的有效性。     

大型构架式可展开折叠天线结构设计方案研究（一）

本文介绍了大型构架式展开天线关键部件的设计构思，主要包括：天线总体选型、布置，单向折叠展开臂支撑背架，复合剪式铰外环，馈源支架，索网设计与反射面调整，１８０°能量铰等驱动机构。