考虑流固耦合作用的充气膜结构风压分布研究

充气膜结构是典型的风敏感型柔性结构,风荷载经常起关键的控制作用。本文利用ANSYS14.5程序中的workbench平台,考虑流固耦合作用,研究矩形平面气承式充气膜结构的风压系数分布。其中,选用基于雷诺时均模拟法的RNGk-ε湍流模型进行风场模拟,采用弱耦合分析方法模拟流固耦合风荷载效应。分析的参数选择风向角、结构内压、矢跨比和平面长宽比。针对矢跨比分别为1/4,1/3和1/2,长宽比分别为5/3,2/1和3/1的柔性充气膜结构模型,计算不同内压及不同风向角作用下的结构响应。结果表明,考虑流固耦合作用时,充气膜结构的风压体型系数比不考虑流固耦合作用的刚性模型明显偏大,其影响因子在1.25~1.5之间;充气膜结构的风压系数分布受风向角、内压、长宽比及矢跨比的影响较大。     

不同索网加劲的气承式膜结构受力特性研究

气承式膜结构是典型的柔性结构，具有较强的非线性，通过铺设索网以保证其具有足够的刚度和稳定性。本文首先通过缩尺试验对设有不同索网的气承式膜结构进行不同内压下的试验研究，得到了内压的变化对索力值大小的影响和变化规律；其次，采用Ansys软件建立与试验相同的模型，结果对比分析验证了数值模拟方法的准确性；最后，建立实际工程模型，研究了不同内压和矢跨比条件下结构膜面位移和应力分布，确定结构存在合理的矢跨比，并进行了两种索网布置下结构在不同内压下最大应力和位移的对比分析。研究表明，斜交索网有效约束了结构的位移并改善了膜面的受力性能，该结果能为今后相关的工程设计提供参考依据。