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张拉膜结构的找形和裁剪


膜结构是最富吸引力的大跨结构之一,它把天然和科学融为一体,结合了多功能和高强度的长处,缩短了建筑师和结构工程师之间的距离,在中国有宽广的使用前景。


因为大变形的特色,膜结构的剖析远不同于传统的结构,找形和取舍膜结构形态剖析的两个关键问题。本文总结并评述了几张常用的找形办法—力密度法,动力松弛法,最小二乘法以及非线性有限元法,基于非线性有限元法,使用ANSYS程序完成找形:首先在平面上给定模结构的边界条件,区分有限圆网络,采用小杨氏模量技术,树立结构平衡方程,引入初始预张力系统,分段提高支座控制点,即可得到膜结构的初始形态,这是一种高效的找形办法。


对于如何将空间不可展曲面近似展开成平面,并考虑因为初始张力开释后产生的收缩问题,本文探讨了测地线和杆单元增量有限元法,并使用三角形展开法编制,该办法保持了空间平和面上三角形的边长,是一种简单实用的办法。

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