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膜結(jié)構(gòu)公司:停車(chē)棚膜結(jié)構(gòu)的裁剪分析

信息來(lái)源:www.4yourcomforthvac.com 發(fā)表時(shí)間:[2014-5-23 19:12:54]
停車(chē)棚膜結(jié)構(gòu)的分析包括三大方面內(nèi)容,即形狀確定
(FormFinding)、荷載分析(LoadingCaseAnalysis)和裁剪分析(CuttingPattern)。裁剪分析,就是將由找形得到并經(jīng)荷載分析復(fù)核的空
間曲面,轉(zhuǎn)換成無(wú)應(yīng)力的平面下料圖。裁剪分析包含三個(gè)步驟:
 1空間膜面剖分成空間膜條
停車(chē)棚膜結(jié)構(gòu)是通過(guò)結(jié)構(gòu)來(lái)表現(xiàn)造型,空間膜面在剖分成膜條時(shí),要充分考慮膜條的邊線(xiàn)熱合縫對(duì)美觀的影響;同時(shí)膜材是正交異性材料,為使其受力性能最佳,應(yīng)保證織物的經(jīng)、緯方向與曲面上的主應(yīng)力方向盡可能一致;此外,用料最省、縫線(xiàn)最短,也是進(jìn)行膜面剖分必須考慮的因素。
 2空間膜條展開(kāi)成平面膜片
空間膜條展開(kāi)成平面膜片,即將膜條的三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的二維數(shù)據(jù),采用幾何方法,簡(jiǎn)單可行。但如果膜條本身是個(gè)不可展曲面,就得將
膜條再剖分成多個(gè)單元,采用適當(dāng)?shù)姆椒▽⑵湔归_(kāi)。此展開(kāi)過(guò)程是近似的,為保證相鄰單元拼接協(xié)調(diào),停車(chē)棚膜結(jié)構(gòu)​展開(kāi)時(shí)要使得單元邊長(zhǎng)的變化為極小。
3應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)化到無(wú)應(yīng)力狀態(tài)
從應(yīng)力狀態(tài)到無(wú)應(yīng)力狀態(tài)的轉(zhuǎn)化,即釋放預(yù)應(yīng)力、進(jìn)行應(yīng)變補(bǔ)償。膜結(jié)構(gòu)是在預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下工作的,而平面膜材的下料是在無(wú)應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行
的,為確定停車(chē)棚膜結(jié)構(gòu)的下料圖,需對(duì)膜片釋放預(yù)應(yīng)力,并進(jìn)行應(yīng)變補(bǔ)償。這里的補(bǔ)償實(shí)際上是縮減,在此基礎(chǔ)上加上熱合縫的寬度,即可得膜材的下料圖。上述過(guò)程,即為裁剪分析。
1.測(cè)地線(xiàn)裁剪法
裁剪分析與找形技術(shù)的產(chǎn)生及發(fā)展過(guò)程極為相似,都是從測(cè)量實(shí)物模型開(kāi)始的,對(duì)于簡(jiǎn)單規(guī)則的可展曲面,可直接利用幾何方法將其展開(kāi),F(xiàn)
代概念上的裁剪分析,停車(chē)棚膜結(jié)構(gòu)​主要還是依賴(lài)于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。在此過(guò)程中,產(chǎn)生了許多方法,如測(cè)地線(xiàn)法、有限元法、優(yōu)化分析法,等等。下面介紹被廣泛應(yīng)用的測(cè)地線(xiàn)法(GeodesicLineMethod)。
測(cè)地線(xiàn)又稱(chēng)短程線(xiàn),是大地測(cè)量學(xué)的概念,其通常被理解為:經(jīng)過(guò)曲面上兩點(diǎn)并存在于曲面上的最短的曲線(xiàn)。所以用測(cè)地線(xiàn)作裁剪分析,就是
 

以測(cè)地線(xiàn)來(lái)剖分空間膜面。這樣做的好處是熱合縫最短、用料較省,但熱合縫的分布及停車(chē)棚膜結(jié)構(gòu)​材料經(jīng)、緯方向的考慮不易把握。
求曲面上的測(cè)地線(xiàn)的問(wèn)題,實(shí)際上是一個(gè)求曲面上兩點(diǎn)間曲線(xiàn)長(zhǎng)度之泛函極值的問(wèn)題。由于膜結(jié)構(gòu)幾何外形的新奇多變,也就無(wú)法得到曲面上兩點(diǎn)間曲線(xiàn)長(zhǎng)度的泛函的顯式,所以通常是求極值確定測(cè)地線(xiàn)上的若干點(diǎn),再用線(xiàn)性插值的方法求中間點(diǎn),從而求得測(cè)地線(xiàn)。有了測(cè)地線(xiàn)就可以確定裁剪線(xiàn):直接以測(cè)地線(xiàn)為裁剪線(xiàn)或從一條測(cè)地線(xiàn)向另一條測(cè)地線(xiàn)作垂線(xiàn),以垂線(xiàn)中點(diǎn)的連線(xiàn)作為裁剪線(xiàn)。
 
 
2.應(yīng)變補(bǔ)償
停車(chē)棚膜結(jié)構(gòu)是在預(yù)張力作用下工作的,而膜材的裁剪下料是在無(wú)應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行的,因而在確定裁剪式樣時(shí),有一個(gè)對(duì)膜材釋放預(yù)應(yīng)力、進(jìn)行應(yīng)變
補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題。影響膜材應(yīng)變補(bǔ)償率的因素可歸納為以下幾個(gè)方面:
(1)膜面的預(yù)應(yīng)力值及膜材的彈性模量和泊松比,這是影響應(yīng)變補(bǔ)償率的最直接因素。
(2)主應(yīng)力方向與膜材經(jīng)、緯向纖維間的夾角,這一問(wèn)題變的重要是因?yàn)橥\?chē)棚膜結(jié)構(gòu)是正交異性材料。
(3)熱合縫及補(bǔ)強(qiáng)層,熱合縫及補(bǔ)強(qiáng)層的性能不同于單層膜,其應(yīng)變補(bǔ)償應(yīng)區(qū)別對(duì)待。
(4)環(huán)境溫度及材料的熱應(yīng)變性能,尤其是雙層停車(chē)棚膜結(jié)構(gòu)環(huán)境溫度相差較大時(shí),要特別注意。
在荷載分析中,在每一荷載增量步中對(duì)所有的單元進(jìn)行逐一判別,如發(fā)現(xiàn)褶皺單元,可按以下方法處理:
(1)修改單元?jiǎng)偠龋簻p小褶皺單元對(duì)結(jié)構(gòu)總體剛度的貢獻(xiàn),即修改褶皺單元的剛度矩陣,從而減小自身的實(shí)際荷載分擔(dān),結(jié)果是增加了相臨單
元的負(fù)擔(dān)。
(2)修改結(jié)構(gòu)剛度:回到找形階段,對(duì)曲面進(jìn)行修正,即通過(guò)修改局部區(qū)域的邊界條件或調(diào)整預(yù)應(yīng)力的方法來(lái)修正結(jié)構(gòu)的剛度。
 常用的停車(chē)棚膜結(jié)構(gòu)幾何非線(xiàn)性荷載分析軟件有:美國(guó)ANSYS,德國(guó)EASY(EasyScan)、意大利Forten32、新加坡WinFabric,英國(guó)InTENS等等。停車(chē)棚膜結(jié)構(gòu)
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