大跨度脊谷式膜屋盖风载分布的实验研究

基于台州某风雨操场脊谷式张拉膜屋盖缩尺模型风洞试验的数据结果,选取典型测点,研究了屋面迎风前缘、过渡区及中轴区的平均风压和脉动风压系数的分布特性。同时,鉴于屋盖的不规则曲面造型,表面风压梯度变化较大,采用单一体型系数反映屋面风载已不能满足要求。文中在结合屋盖自身复杂体型和风压分布特征基础上,按各榀各边片将屋面划分为不同区域,对5个不利风向角下的区域体型系数进行统计分析,并给出各区域体型系数建议取值。最后,针对这类体型屋盖特点和风压分布特性,得出一些结论和建议,为进一步研究该类屋盖的风荷载特性和结构抗风设计提供了依据。     

膜结构找力分析的无矩理论和优化的复位平衡法

膜结构工程的实践和形状确定理论要求对膜结构进行找力分析。本文结合无矩理论推导了膜结构自平衡预应力确定的解析方程,研究表明膜结构自平衡预应力由膜曲面的特性和边界条件决定。根据相似原理提出了索膜结构找力分析的数值方法——复位平衡法,并且依据曲面上单元之间的关联对这种方法进行了优化。与无矩理论的计算结果比较显示优化的复位平衡法有很高的计算精度,能够应用到实际工程的精确分析中。     

广义增量法在三维扁平桁架结构的弹塑性屈曲分析中的应用

本文利用广义逆矩阵,提出了解决非线性屈曲问题的广义增量法。并用该法分析了非线性荷载-位移关系曲线(其中包括极值点)。最后,给出一数值算例—三维扁平桁架结构的弹塑性屈曲分析,证明了本文方法的正确性和实用性。     

具有非线性homologous变形约束的桁架结构形态分析

研究了具有非线性homologous变形约束条件的桁架结构形态分析问题。在已有的线性homologous变形约束桁架形态分析的基础上,将结构的节点分成三类:homologous变形约束节点,形状可变节点和边界点。运用Moore-Penrose广义逆矩阵性质,将基础方程组解的存在条件表示为包含形状可变节点未知坐标的非线性方程组,为采用Newton-Raphson方法求解非线性方程组,对AA (A为任意矩阵,A 为A的Moore-Penrose广义逆矩阵)求偏导数,找到了满足保型要求的形态,给出的桁架算例说明了本文方法的有效性。     

卷曲折叠充气管展开实验研究

运用气垫导轨模拟微重力条件,通过实验研究了卷曲折叠充气管在不同充气速率条件下的展开动力性能,以及不同的充气方式、不同的卷曲形式等对充气管展开性能的影响,研究表明,随着充气速率、充气方式和卷曲形式的变化,充气管端部的动力性能、管内“充气铰”的大小和展开的半径以及＂增压滞后＂现象等都发生相应的改变;且充气速率越大,充气管展开端的速度就越大。最后,本文还对不同材料的充气管的展开性能进行了研究,发现充气管内壁用钢卷尺加强,成为充气硬化（STR）管后,不仅能提高充气管的屈曲承载力,还能改善充气管的展开性能。     

基于CV法的空间薄膜充气管的展开速度分析

为了有效控制充气薄膜结构模拟过程中的展开速度,本文首先从CV法(控制体积法)的基本理论入手,通过改变材料和结构的相关参数,对模型的设置进行了改进,以研究影响充气结构展开速度的因素;其次将两种不同充气速率对充气管展开速度影响的模拟结果与实验结果进行了对比,发现数值结果与实验结果趋势基本相同,从而验证了CV法的可行性;最后研究了材料参数、充气温度、排气面积等参数对充气管展开速度的影响。研究发现:充气速率越大,充气管的展开速度越大;材料的弹性模量影响较小;质量密度越大、温度越低、排气孔的面积越大,则充气管的展开速度越低。因此,从充气结构的材料本身和结构模型考虑,选用高密度材料、采用较低的充气温度、加大气囊的排气面积均能有效降低充气结构的展开速度,从而为充气结构的设计和应用提供参考。     

基于零空间基的非线性结构分析方法

根据零空间基和M－P广义逆理论,推导了结构非线性增量平衡方程极值点与非临界点解的统一形式,并直接表示为增广矩阵零空间基的形式。 研究了基于M－P逆、奇异值分解和伪上三角分解确定零空间基的三种数值方法,以及据此求增量平衡方程增量解的方法。利用Matlab语言,在Matlab集成环境下实现了非线性结构分析算法,并研究了算法的效率与稳定性。最后,给出了两个详细的数值分析算例,结果表明该方法正确有效,可适宜中等规模的结构分析。     

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开合屋盖结构是一种较新的结构形式，能在很短的时间内对可动屋面进行开合操作，使得建 筑物在可动屋面开启或关闭的两个状态下都可以使用. 本文介绍了几种典型的结构形式. 由于屋面可以移动，使得整个结构的设计与常规建筑相差很大，十分复杂. 开合屋盖结构的 设计额外增加了机械系统的设计，而且机械系统又影响着建筑和结构的设计. 可以说，开合 屋盖结构的设计是建筑、结构、机械系统设计三者的统一.