基于张拉索膜结构找形分析与计算

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文张拉索膜结构找形分析与计算姓名：苏浩申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：邹广平20070101哈尔滨_丁程大学硕十学位论文摘要索膜结构作为一种新型的建筑结构，具有受力合理、效率高、造型新颖及其良好的经济性等优点，显示出了巨大的生命力和广阔的应用前景。本文主要研究了张拉式索膜结构的找形问题。具体的工作如下：基于力密度法，本文推导出更加适合于程序编制的等价公式。程序计算核心部分采用vc++面向对象的编程，编制可视化程序，将力密度法找形中的自由点，固定点，枝一点矩阵，力密度等概念均制作成类。程序代码具有较高的可读性，易于二次开发。对实际工程

2、中的张拉式索膜结构进行了详细的算例分析，并将找形结果的数据文件利用第三方软件ANSYS显示出图形。算例分析的结果表明了本文所编制的程序的正确性和实用性。通过对找形结果中一些现象的分析，揭示了张拉式索膜结构找形中的一些内在规律和相关性质。利用An璐YS软件对索膜结构进行分析和设计，在建好索膜结构的分析模型和选好单元类型后，将网格划分、索的预拉力值、时问步长及收敛容差作为优化的设计变量，膜材的面积最省或重量最轻为优化的目标函数，膜面最大最小应力、膜内节点的位移作为状态变量进行了形态优化分析，所得找形结果与专业软件非常接近，且计算误差在工程允许的范围内。通过对ANSYS软

3、件使用，发现其在做索膜结构找形过程中有不少问题：1、其找形理论上是由形及态，初始形状的假定要与结果接近，这在绝大多数情况下是非常困难的。2、求解后应力分布极不均匀，边界无法满足这种态，所以找出的形是无法实现的。3、用ANSYS找形，只能靠降低温度来给定初张力，这本身就是很不精确的。所以说ANSYS并不是一个纯粹的索膜结构设计软件。对本文所编写的软件和ANSYS软件的对比，发现虽然编制的程序在索膜结构找形结果的精度上略差于ANSYS软件，但依然可以满足实际工程需要。由于其避免了初始坐标问题和非线性收敛问题，可以更加有效快速的进行计算，更好地适应了结构初始方案确定阶段的

4、工作。最后，在总结了本文所做工作的基础上，提出了需迸一步研究与探索的内容。关键字：索膜结构；非线性有限元法；力密度法；ANSYS：面向对象编程哈尔滨丁程大学硕+学位论文ABSTRACTAsanew．typebuildingstructure,thecable．membranestructurehaslotsofmeritssuchasrationalmechanicalperformance，hi【ghefficiency,novelmodelingandfavorablee沁onom碥etc．anddemonstratestheanoEnlotksvitality

5、andwideapplicationprospect．Inthisthesis，theform．findinganalysisoftensilecable．membranestmcturesisstudiedprimarily．Theemphasesareputuponasfollows：Basedontheformulaeformtransformationisdone，areacquired．Accordingtoobtainedaboveandtheresultsaselvesoftheoreticallycquivalentwhicharemoresuitf

6、orprogrammingareacquired．necorecalculationpartofthisprogramuseVc++language．啦programiSanobject-orientedprogramwithfreedompointclass，fixpointclass,branch-pointclass，forcedensityclassandSOOILThedetailedexampieanalysesaredone．ontcnsilecable-membranestructuresofactualengineering,andthecorre

7、spondingresultdataaleshownasfiguresbyusingthedata-processingSOftware-ANSYS．1nheconsequenceoftheexampleanalysesprovesthecorrectnessandtheusefulnessoftheprogramgivenbythispaper．Analysissomeelectrophoresisoftheform—findingresult,we锄openouttheinherentrulesandcorrelatequalitiesintheform．f