基于基于ansys的索膜结构全过程分析

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1、X1044"／21基于ANSYS的索膜结构全过程分析密级：公开WholeprocessAnalysisofCable-MembraneStructuresbyANSYS(申请石家庄铁道学院授予工学硕士学位沦文)培养单研究指导教位：土木工程分院业：结构工程生：王秀红师：王新敏教授二oo七年一月摘要索膜结构是20世纪中期发展起来的一种新型空IBJ结构形式，它以性能优良的柔软织物力材料，利用柔性拉索或刚性支承结构使膜面张紧获得预应力而形成具有一定刚度和承受外荷载能力的结构体系。本文在总结国内外研究现状的基础上主要从以下几个

2、方面对孛膜结构的设计方珐进行了研究。(1)索膜结构的非线性有限元分析(2)索膜结构的找形分析，(3)索膜结构的荷载分析，(4)索膜结构的裁剪分析。本文首先推导了用于索膜结构分析的几何非线性有限元基本列式及基于修正的拉格朗日坐标的两节占直杆索单元和平面三角形常应变膜单元的几何非线性理论。索膜结构的找形设计方珐目前主要有力密度珐，动力松弛珐，非线性有限元珐等。这些方层各有优缺占。本文采用非线性有限元珐，应用ANSYS进行索膜结构的找形分析。通过乒型算例和工程算例，如索网结构、薄膜结构以及索膜组合结构，与其理论值或与较成熟

3、的设计软件的结果相比较，都得到了较满意的结果，实现了ANSYS进行索膜结构的找形设计。本文指出了如何判断索的松弛和膜的褶皱问题，并且给出了处理索膜松弛和褶皱的办珐。本文采用非线性有限元法，考虑在均御荷载的作用下(将荷载转化到节卢上)，应用ANSYS得到了较精确的结果，实现了ANSYS进行索膜结构的荷载分析。本文采用找形分析时的有限元网格线作力裁剪线。根据等效杆单元有限元算底，应用APDL自编程序，实现了膜片的展开问题。通过算例得出，对于曲率较小的曲面展开，精度光全达到了容饵误差，并且收敛速度快。关键词索膜结构，非线陛

4、有限元，ANSYS，找形分析，荷载分析，裁剪分析AbstractCable．membranestructureISakmdofneo—spacestructurewhichisdevelopedafterthemiddleof20centuryItismadeofsoftfabricandelenchedbyfexlblecablesorn孕dsupportssoastoobtainprestressproducmgstiffnessandbearingloadsInthispaper,fourpartsarestu

5、diedonthebasraofsummanzmgresearchstatusbothathomeandabroadThefirstisnonhnearfimteelementanalysisofcable—membranestructure，thesecondisform—findinganalysmofcable·membranestructure，thethirdisloadingcaseanalysisofcablemembranestructure，theforthiscuttingpatternanaly

6、sisofcable—membranestructureTheformulationofgeometricalnon-hnearfiniteelementISdeducedfromanalyzmgcable—membranestructureThentheincrementaltheoryofgeometricalnonhneantyofhnearcableelementandplanetriangularmembraneelementonthebasisofupdatedLagrangecoordinateareo

7、btainedThereareseveralmethodsInform—findmganalysisofcable·membranestructuresuchasforcedenmtymethod，dynammrelaxatmnmethod，nonhnearfimteelementmethod，etcEachmethodhasltSadvantagesand&sadvantagesThispaperadoptsthenonlmeantyfimteelementmethod，anddoesformfindinganal

8、ys】sofcablemembranestructurebyANSYSThispapergotthemoresatisfiedresult，andrealizesthatANSYScandemandformfindinganalysisofcable-membranestructurebywayofthetypicalexamplecalcul